解析變電站電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)

管麗波

（山西漳電國電王坪發(fā)電有限公司山西朔州　038300）

解析變電站電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)

管麗波

（山西漳電國電王坪發(fā)電有限公司山西朔州038300）

變電站設(shè)備的自動化對于電廠來說是最為關(guān)鍵的功能之一，由于在電力產(chǎn)生過程中需要各種不同的設(shè)備操作需求，如果沒有完善的自動化設(shè)計(jì)，那么電力企業(yè)提供完善的電力供應(yīng)的功能就無法有效實(shí)現(xiàn)。變電站二次設(shè)備的目的主要是保護(hù)整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，因此對各種電力數(shù)據(jù)實(shí)施自動化分析與操作，不僅能夠提高電力企業(yè)的工作效率，還能夠提升整個(gè)供電系統(tǒng)的自動化程度與安全程度，是目前變電站電氣設(shè)備提升與完善的重要研究方向。本文首先對電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行了基本概述，然后分析了其自動化設(shè)計(jì)的原則與方法，最后提出電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)途徑。

變電站；電氣設(shè)備；自動化設(shè)計(jì)；電氣二次設(shè)備

變電站在整個(gè)電力系統(tǒng)中的最重要功能就是通過對整個(gè)系統(tǒng)電壓的變換與控制，實(shí)現(xiàn)對電力的有效分配和控制，同時(shí)也保障了用電安全。由于電力系統(tǒng)對變電站的需求非常顯著，如果沒有高效、穩(wěn)定、安全的變電站支撐整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行，那么必然會產(chǎn)生各種電力供應(yīng)問題。對變電站實(shí)施電力自動化設(shè)計(jì)能夠有效提升變電站的穩(wěn)定性與電壓調(diào)控效率，通過對電氣二次設(shè)備的自動化有效設(shè)計(jì)，能夠解決目前供電系統(tǒng)在個(gè)別時(shí)段或區(qū)域穩(wěn)定性不足的問題，是提高當(dāng)前我國電氣系統(tǒng)中安全性能與穩(wěn)定性能的必然途徑。

1　變電站電氣二次設(shè)備系統(tǒng)概述

1.1電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)的目的

變電站電氣系統(tǒng)在當(dāng)前我國的時(shí)代背景下面臨著更加繁重的工作任務(wù)，隨著各種遠(yuǎn)距離與高電壓傳輸需求的不斷增加，只有通過自動化設(shè)備系統(tǒng)的參與，才能保證整個(gè)供電系統(tǒng)滿足電力使用需求。[1]變電站主要有兩部分構(gòu)成，一部分是負(fù)責(zé)降壓的降壓變電站，另一部分是負(fù)責(zé)升壓的升壓變電站，這兩部分都具有基本相同的設(shè)備配置，進(jìn)而通過不同設(shè)備的操作實(shí)現(xiàn)電力電壓控制。選擇自動化電氣二次設(shè)備在電氣系統(tǒng)中的加入是在一次設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升整個(gè)電氣系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能分配管理效率的提升，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全供電的目的。同時(shí)二次設(shè)備對于電氣系統(tǒng)來說還是一項(xiàng)非常復(fù)雜的安全保護(hù)系統(tǒng)，只有通過自動化設(shè)備才能提高安全保護(hù)的效果、效率和穩(wěn)定性。

1.2變電站二次設(shè)備自動化的特點(diǎn)

二次設(shè)備自動化由于加入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，因此能夠在電力系統(tǒng)的監(jiān)控效果上得到大幅度提升。①由于當(dāng)前信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持使得自動化二次設(shè)備能夠運(yùn)用更加復(fù)雜的系統(tǒng)監(jiān)測與控制功能，將更多的系統(tǒng)信息進(jìn)行高效測算、回傳和操作，因此其效率明顯提高。②二次自動化設(shè)備所涉及的各種電氣裝置由于實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一操控，所以能夠使各項(xiàng)系統(tǒng)信息和資料處于統(tǒng)一的安全管理中，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。[2]③二次設(shè)備自動化基于一次設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)施電氣系統(tǒng)控制，而且通過自動化控制能夠?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)掌握精確，提高了系統(tǒng)的安全性。

1.3電氣二次設(shè)備自動化與變電站系統(tǒng)自動化的關(guān)系

變電站電氣自動化系統(tǒng)包括一次設(shè)備與二次設(shè)備，一次設(shè)備是直接控制電流變壓及電力分配的核心設(shè)備系統(tǒng)，二次設(shè)備是為了保護(hù)一次設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、高效性而存在的，因此兩者存在著密切的聯(lián)系。一次設(shè)備的各種數(shù)據(jù)是二次設(shè)備監(jiān)測控制的主要對象，二次設(shè)備的操作是通過對自身系統(tǒng)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的間接調(diào)節(jié)的，這兩者共同存在并相互影響。

2　變電站二次設(shè)備的自動化設(shè)計(jì)原則與方法

變電站自動化設(shè)計(jì)不僅用于二次設(shè)備系統(tǒng)中，同時(shí)也用于一次設(shè)備系統(tǒng)中，然而在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用有著各自和原則和方法，只有明確了這些原則和方法，才能實(shí)現(xiàn)對二次設(shè)備自動化的有效設(shè)計(jì)，進(jìn)而滿足電力系統(tǒng)操控的需求。[3]變電站二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的原則首先要保持與一次設(shè)備的數(shù)據(jù)同步，其次要保證系統(tǒng)功能的完善，再次要保證各系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，最后還要滿足電氣設(shè)備的控制功能能夠有效實(shí)現(xiàn)的要求。

變電站二次設(shè)備要實(shí)現(xiàn)有效的自動化設(shè)計(jì)必然要遵循一定的方法與流程，根據(jù)電氣系統(tǒng)調(diào)控需求要實(shí)現(xiàn)有效的自動化設(shè)備，二次系統(tǒng)首先要進(jìn)行電氣數(shù)據(jù)的運(yùn)算，通過對變電站的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，掌握自動化控制應(yīng)當(dāng)做出的相應(yīng)反應(yīng)；然后分別針對正常狀態(tài)和固定狀態(tài)做出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，并將這些數(shù)據(jù)錄入自動化控制系統(tǒng)；及時(shí)更新系統(tǒng)采集的電氣信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的自動化操作，最后完善系統(tǒng)監(jiān)控功能。

3　變電站電氣二次設(shè)備自動化實(shí)現(xiàn)途徑

3.1繼電保護(hù)

繼電保護(hù)是二次設(shè)備系統(tǒng)的第一項(xiàng)基本功能，它能夠?qū)φ麄€(gè)變電站的電氣設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。繼電保護(hù)的自動化設(shè)計(jì)基本要求是將繼電保護(hù)裝置或設(shè)備與其保護(hù)對象處于相對的獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)中，即繼電保護(hù)裝置應(yīng)當(dāng)與其保護(hù)對象的設(shè)備連接，而且又要保證保護(hù)裝置的獨(dú)立運(yùn)行。例如根據(jù)目前我國變電站自動化設(shè)備的電壓控制多為110kV，那么二次設(shè)備的自動化設(shè)計(jì)就應(yīng)當(dāng)以此為保護(hù)對象的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過全面的監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備電壓、電流的控制。

3.2跳合閘操作

跳合閘操作是在系統(tǒng)安全性出現(xiàn)故障之后進(jìn)行的設(shè)備保護(hù)裝置，主要由斷路器與隔離開關(guān)兩項(xiàng)基本的自動化功能實(shí)現(xiàn)。跳合閘操作對于整個(gè)電氣系統(tǒng)的控制也是至關(guān)重要的，如果操作出現(xiàn)失誤會直接對整個(gè)電氣系統(tǒng)造成損失。其自動化設(shè)計(jì)主要是通過信息化的智能分析，及時(shí)接收電氣系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行跳合閘操作。要保持其操作的穩(wěn)定性一般會通過其線圈強(qiáng)弱電信號的變化來實(shí)現(xiàn)。

3.3防誤閉鎖

防誤閉鎖的自動化設(shè)計(jì)應(yīng)用于變電站的高壓設(shè)備調(diào)控中，由于高壓設(shè)備的操作一旦發(fā)生問題會對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，因此通過防誤閉鎖設(shè)計(jì)能夠防止高壓設(shè)備操作失誤。一般防誤閉鎖是通過輔助接點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)與高壓設(shè)備之間的連接，在這種連接方式下進(jìn)行閉鎖操作能夠使高壓設(shè)備的控制得到有力的保障。在自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將高壓設(shè)備的各種電氣數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)完成分析，在失誤操作出現(xiàn)時(shí)，電氣數(shù)據(jù)變化就會在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中產(chǎn)生相應(yīng)的變化，通過對其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析能夠使系統(tǒng)做出相應(yīng)的閉鎖操作。

3.4備自投

備自投自動化的控制主要用于對以下兩種供電方式的操控上：①對于分段供電通過在操作系統(tǒng)中設(shè)置分段供電的自動化操作參數(shù)及開關(guān)，在固定的時(shí)段就能夠?qū)崿F(xiàn)分段供電；②對雙進(jìn)線的供電方式控制，一般建立兩種控制方案即各自投與備投，這兩種方案通過對電流、電壓等基本參數(shù)的分析實(shí)施自動化選擇，同時(shí)通過相應(yīng)的功能裝置實(shí)現(xiàn)操作。

3.5后臺監(jiān)控

后臺監(jiān)控幾乎對整個(gè)變電站系統(tǒng)都具有操作意義，監(jiān)控自動化系統(tǒng)能夠接受與分析整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析能夠了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而選擇相應(yīng)的系統(tǒng)操作方案。例如當(dāng)無人值守時(shí)某一監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)問題，自動化監(jiān)控就能夠通過系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)控功能。后臺監(jiān)控自動化無論是否有人值守都可以通過其對各種電氣信息的分析和傳送來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)控操作。另外后臺監(jiān)控自動化還需要與一次設(shè)備的智能控制系統(tǒng)連接以保證操控的效率。

4　結(jié)束語

變電站電氣二次設(shè)備對于國家的電力系統(tǒng)操作控制至關(guān)重要，是提高電氣監(jiān)測準(zhǔn)確度、提高電氣系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)程度的有效手段。在變電站二次設(shè)備的自動化設(shè)計(jì)過程中仍然面臨著許多復(fù)雜的設(shè)備任務(wù)，一方面要保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，另一方面還應(yīng)當(dāng)保持其經(jīng)濟(jì)性避免因過于復(fù)雜的自動化設(shè)計(jì)方案而產(chǎn)生更多的電能浪費(fèi)。因此在未來我國仍然需要在電氣二次設(shè)備的自動化提升方面進(jìn)行有效的技術(shù)研發(fā)。

[1]雷旭.變電站電氣二次設(shè)備自動化設(shè)計(jì)探析[J].通訊世界，2014，07：61～62.

[2]徐順貴.變電站電氣二次系統(tǒng)自動化設(shè)計(jì)分析[J].科技與創(chuàng)新，2014，21：51～52.

[3]王欽娟.現(xiàn)階段綜合自動化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)[J].科技展望，2014，17：134.

TM63

A

1673-0038（2015）40-0252-02

2015-9-15

管麗波（1986-），女，山西大同人，助理工程師，本科，從事電氣工程及其自動化工程管理工作。