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淺析35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在農(nóng)網(wǎng)中的應(yīng)用方案

更新時(shí)間:2023-05-17 點(diǎn)擊次數(shù): 611次

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 
摘要:本文主要介紹的是農(nóng)網(wǎng)35kV變電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:農(nóng)網(wǎng)35kV變電站設(shè)計(jì)
0引言
      隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)也得到了快速的發(fā)展對(duì)于農(nóng)網(wǎng)35ky變電站實(shí)行綜合自動(dòng)化及無(wú)人值班已成為縣級(jí)電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的方向。
      國(guó)家電網(wǎng)公司《農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)原則》第4章“35kV輸變電工程"和“35~110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范"中規(guī)定的35kV變電站設(shè)計(jì)原則如下:
     (1)針對(duì)農(nóng)村用電負(fù)荷分散、供電可靠性相對(duì)較低的特點(diǎn)以及節(jié)約用地的原則,從控制規(guī)模入手,采用先進(jìn)設(shè)備,以減少一次性投入和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用考慮,應(yīng)推廣使用保護(hù)、測(cè)量和控制設(shè)計(jì),采用分層分布式結(jié)構(gòu),組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案;
     (2)考慮到供電質(zhì)量與供電可靠性、設(shè)計(jì)成無(wú)人值班變電站;
     (3)預(yù)測(cè)10年負(fù)荷發(fā)展需求,主變至少按兩臺(tái)考慮,選用低損耗、節(jié)能型調(diào)壓變壓器;
     (4)考慮到變電站設(shè)備滲油問(wèn)題,在設(shè)備選型方面,優(yōu)先選用先進(jìn)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備,以提高供電可靠性降低運(yùn)行費(fèi)用。
1 35KV變電站設(shè)備的一般選擇
    (1)電氣主接線(xiàn)35kV母線(xiàn)采用單母線(xiàn)運(yùn)行方式,一進(jìn)一出兩條35kV線(xiàn)路組成,進(jìn)線(xiàn)側(cè)不加保護(hù),出線(xiàn)側(cè)設(shè)線(xiàn)路保護(hù),10kV母線(xiàn)采用單母分段等形式,6回10kV出線(xiàn)。
電氣設(shè)備主變壓器設(shè)主變1#、主變2#,先將1#變選低耗、節(jié)能有載調(diào)壓變壓器;35kV進(jìn)出線(xiàn)均配置獨(dú)立式CT;35kV開(kāi)關(guān)和10kV開(kāi)關(guān)均采用SF6開(kāi)關(guān),全站電容補(bǔ)償按主變?nèi)萘康?0%考慮,分兩組裝設(shè),由10kV開(kāi)關(guān)控制。
     (2)直流系統(tǒng)采用和集控屏配套的整流設(shè)備,輸出電壓為220V、24V分別作為35kV及10kV控制保護(hù)電源,屏內(nèi)設(shè)儲(chǔ)能電容作為35kV及10kV開(kāi)關(guān)備用分合閘電源、同時(shí)配置UPS不間斷電源作為備用電源。
2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
     35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)依據(jù)《縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能規(guī)范》,采用集繼電保護(hù)、遠(yuǎn)程控制、小電流接地選線(xiàn),設(shè)備程序自檢測(cè)、診斷、事故及故障信號(hào)檢測(cè)等功能為一體的系統(tǒng)配置方式。
2.1自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置
     變電站自動(dòng)化系統(tǒng)包括變電站測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)完成綜合自動(dòng)化功能,同時(shí)還通過(guò)通信完成與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)方調(diào)度主站、智能直流屏、智能電度表屏、微機(jī)“五防"系統(tǒng)及通信電源的信號(hào)傳送。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用屏式結(jié)構(gòu),以通信為核心,以總線(xiàn)形式把各功能單元聯(lián)成一個(gè)完整系統(tǒng)。設(shè)置調(diào)試窗口,可備有后臺(tái)機(jī)、GPS時(shí)鐘及與交直流屏、智能電度表的通信接口以及微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)裝置的電源由交流220V主供、直流220V備用,裝置本身具有交直流電源自動(dòng)切換功能。
2.2自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)方案
2.2.1系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn):
      (1)采用分層分布式結(jié)構(gòu),以電氣單元為配置對(duì)象,進(jìn)行分散、組合安裝。單元中采用雙CPU結(jié)構(gòu),保護(hù)與測(cè)控功能相對(duì)獨(dú)立,測(cè)控及通信網(wǎng)故障不影響保護(hù)功能運(yùn)行;
      (2)采用模塊化設(shè)計(jì)、使各裝置相對(duì)獨(dú)立,某一裝置故障不影響其他裝置運(yùn)行:
      (3)保護(hù)、測(cè)控,簡(jiǎn)化二次接線(xiàn),減少PT、CT負(fù)載,節(jié)省投資、方便維護(hù);
      (4)測(cè)量采用交流菜樣技術(shù);
      (5)保護(hù)、測(cè)控交流電流回路分開(kāi)接入,各測(cè)控保護(hù)裝置可手動(dòng)控制并顯示斷路器位置;
      (6)全漢化屏幕液晶顯示測(cè)控保護(hù)信息,具有良好的人機(jī)界面,可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、本地遙控操作及信道監(jiān)視等;
      (7)能進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方故障診斷、參數(shù)整定等。
2.2.2系統(tǒng)技術(shù)功能:
      具有繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、低周減載、同期操作、小電流接地選線(xiàn)、備用電源自投、電壓并列、計(jì)算分析及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控等功能,有較高的運(yùn)行可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力,能進(jìn)行自診斷、自恢復(fù)、遠(yuǎn)方診斷、故障錄波、防誤閉鎖、防火及防盜監(jiān)控功能,可實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值班。
2.2.3系統(tǒng)與主站聯(lián)系:
      通過(guò)一點(diǎn)多址,光纖或音纜等通信方式組成主備兩道接入調(diào)度端,數(shù)據(jù)由兩條通道同時(shí)發(fā)送,主站選擇數(shù)據(jù)接收,拔通自動(dòng)切換和故障報(bào)警。系統(tǒng)與主站具有可靠完善的數(shù)據(jù)接口。
2.2.4系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì):
      采用光電隔離板及驅(qū)動(dòng)接口子系統(tǒng),每個(gè)單元都有一個(gè)經(jīng)光電隔離的串行通信RS232口和422/485接口,通過(guò)后臺(tái)機(jī)的調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡與遠(yuǎn)方調(diào)度進(jìn)行通信。整套系統(tǒng)具備“四遙"功能,能夠進(jìn)行電能脈沖采集、處理、遠(yuǎn)傳,并能采集遠(yuǎn)傳直流電源系統(tǒng)報(bào)警信號(hào),具備完善的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)與事故及故障信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。良好的人機(jī)界面,可使遠(yuǎn)方調(diào)度直觀監(jiān)視變電站運(yùn)行情況,遙控、遙視操作方便。
 
2.2.5電量采集和設(shè)計(jì):
      全部電量的測(cè)量采用交流采樣獲得,采樣元件為電壓、電流傳感器,可測(cè)電壓、電流、無(wú)功功率、有功功率、功率因數(shù)及頻率等。
2.2.6信號(hào)單元箱的設(shè)計(jì):
      每個(gè)信號(hào)單元箱可輸入8個(gè)模擬量、8個(gè)遙信量、可自動(dòng)記錄事故的時(shí)間、性質(zhì)、動(dòng)作值以及站內(nèi)喇叭、電警鈴的控制,可顯示變電站各種運(yùn)行信息。
2.2.7微機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì):
      考慮到節(jié)省投資,采用系統(tǒng)保護(hù)與遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)合為一屏,其中35kV、10kV線(xiàn)路采用帶時(shí)限過(guò)流和速斷保護(hù),通過(guò)負(fù)荷定值,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷監(jiān)控;考慮到10kV母線(xiàn)電壓補(bǔ)償,10kV電容器采用過(guò)壓、欠壓、過(guò)流保護(hù);主變采用速斷、重瓦斯為主保護(hù),過(guò)負(fù)荷、輕瓦斯、過(guò)溫發(fā)信號(hào)為后備保護(hù)。遠(yuǎn)方投停保護(hù)與遠(yuǎn)方復(fù)歸保護(hù)動(dòng)作信號(hào),可進(jìn)行故障記錄,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方查詢(xún)、修改并下發(fā)保護(hù)定值。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有可靠的數(shù)據(jù)接口和通信規(guī)約,保證信息被主站接收。
2.2.8系統(tǒng)通信設(shè)計(jì):
      系統(tǒng)通信主要完成各相關(guān)裝置及主站間的數(shù)據(jù)采集的傳遞,是變電站綜合自動(dòng)化的,包括人機(jī)對(duì)話(huà)、通信管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、規(guī)約處理和系統(tǒng)檢測(cè)等功能,可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制和維護(hù)。
3變電站綜合自動(dòng)化的運(yùn)行分析
     (1)減輕值班人員的工作量,值班員定時(shí)抄表、計(jì)算電量、負(fù)荷率,點(diǎn)擊鼠標(biāo)頃刻完成;
     (2)與常規(guī)站相比,節(jié)省近一半投資,節(jié)約l/3占地面積,建設(shè)工期縮短,節(jié)省了資金;
     (3)設(shè)備運(yùn)行可靠檢修、維護(hù)方便,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率;
4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
4.1方案綜述
      Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成,并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī),提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面,實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能,形成全站監(jiān)控,并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信;間隔層由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成,在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。
      針對(duì)工程具體情況,設(shè)計(jì)方案具有高可靠性,易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面,性能價(jià)格比*,監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成,采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所:
      適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級(jí)的用戶(hù)端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
      Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),以配電一次圖的形式直觀顯示配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。
 
4.4.2 報(bào)警處理
       監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào);預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
      1)事故報(bào)警。事故狀態(tài)方式時(shí),事故報(bào)警立即發(fā)出音響報(bào)警(報(bào)警音量任意調(diào)節(jié)),操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位,同時(shí)彈窗顯示紅色報(bào)警條文,報(bào)警分為實(shí)時(shí)報(bào)警和歷史報(bào)警,歷史報(bào)警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。
事故報(bào)警通過(guò)手動(dòng),每次確認(rèn)一次報(bào)警。報(bào)警一旦確認(rèn),聲音、閃光即停止。
次事故報(bào)警發(fā)生階段,允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)進(jìn)入,即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。
     2)對(duì)每一測(cè)量值(包括計(jì)算量值),由用戶(hù)序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)行限值(物理下限、告警下限、告警上限、物理上限),分別定義作為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。
     3)開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開(kāi)關(guān)拉閘到次數(shù),推出報(bào)警信息,提示用戶(hù)檢修。
    4)報(bào)警方式。
   報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式,包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報(bào)警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式,用戶(hù)根據(jù)自己的需要添加或修改報(bào)警信息。
 
4.4.3 調(diào)節(jié)與控制
     操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能,允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù),避免誤操作。
     操作控制分為四級(jí):
    第控制,設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級(jí)的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí),將閉鎖所有其他控制功能,只進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。
    級(jí)控制,間隔層后備控制。其與第三級(jí)控制的切換在間隔層完成。
    第三級(jí)控制,站控層控制。該級(jí)控制在操作員工作站上完成,具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。
    第四級(jí)控制,遠(yuǎn)方控制,優(yōu)先級(jí)。
    原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作,在任何控制方式下都需采用分步操作,即選擇、返校、執(zhí)行,并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線(xiàn)路代碼,以確保操作的性和正確性。對(duì)任何操作方式,保證只有在上一次操作步驟完成后,才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。
   納入控制的設(shè)備有:35kV及以下斷路器;35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的接地開(kāi)關(guān);站用電380V斷路器;主變壓器分接頭;繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。
   3)定時(shí)控制。操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時(shí)控制操作,設(shè)定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間,完成定時(shí)控制。
   4)監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出??刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn),接點(diǎn)的容量對(duì)直流為110V(220V)、5A,對(duì)交流為220V、5A。
 
4.4.4 用戶(hù)權(quán)限管理
    系統(tǒng)設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能,通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組(如管理員、維護(hù)員、值班員組等),在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶(hù)名和密碼,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。
 
5系統(tǒng)硬件配置
 
6 結(jié)語(yǔ)
     35kV變電站采用具有先進(jìn)技術(shù)和完備功能的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì),不僅在技術(shù)上追求,在設(shè)備選型上還要注重產(chǎn)品質(zhì)量以及良好的售后服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 周順霞.農(nóng)網(wǎng)35kV 變電站的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì).
[2] 吳國(guó)威.數(shù)字化變電站中信息處理及網(wǎng)絡(luò)信息分析[J].繼電器,2007,(12).
[3] 周蓉.基于強(qiáng)口令認(rèn)證的變電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信[J].中國(guó)電力教育,2008,(S1)
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者介紹:
     劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要研究變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案


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