全地下變電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江澤穎

（廣州供電局有限公司越秀供電局，廣東 廣州 510000）

0 引 言

廣州地區(qū)首個(gè)全地下變電站是廣州太古110 kV全地下變電站[1]。太古站的出現(xiàn)，意味著在商業(yè)中心區(qū)域建設(shè)全地下變電站具有可行性。由于全地下變電站通常建設(shè)在人口密集的商業(yè)中心區(qū)域且為無人站，所以對(duì)其安全可靠運(yùn)行有著更高的要求。而全地下變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的出現(xiàn)，將直接影響變電站的安全性、供電的可靠性、工程投資規(guī)模和電網(wǎng)運(yùn)行的智能程度。

針對(duì)全地下變電站的特殊性，本文對(duì)其進(jìn)行電氣主接線設(shè)計(jì)、一次設(shè)備仿真設(shè)計(jì)及其數(shù)字化自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)各層級(jí)設(shè)計(jì)。

1 全地下變電站及其綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)

全地下變電站主要具有兩個(gè)特點(diǎn)。第一，位置特殊。全地下變電站建設(shè)在人口密集的商業(yè)區(qū)域，建設(shè)時(shí)要重點(diǎn)考慮變電站整體的電氣布置與主體建筑的協(xié)調(diào)性。此外，由于其特殊性，建設(shè)過程中通常不考慮擴(kuò)建的可能。第二，一切從簡(jiǎn)。由于室內(nèi)地方有限，在滿足系統(tǒng)需求的前提下，變電站接線形式要盡可能簡(jiǎn)化。作為無人站，為了設(shè)備維護(hù)的方便，站內(nèi)選用常規(guī)的、可用于地下的室內(nèi)GIS電氣設(shè)備。

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備（包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，是對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)[2]。

2 電氣主接線及一次設(shè)備仿真

根據(jù)全地下變電站的特點(diǎn)，對(duì)其電氣主接線及相關(guān)一次設(shè)備作出以下選擇：110 kV側(cè)采用線路-變壓器組單元接線，10 kV側(cè)采用單母線分段的接線方式；主變?yōu)槿嘤徒岳溆休d調(diào)壓的雙卷變壓器；110 kV配電裝置和10 kV配電裝置均選用可用于地下的室內(nèi)GIS設(shè)備[3-5]。根據(jù)要求，模擬主接線圖如圖1所示。

圖1 全地下變電站模擬電氣主接線

3 數(shù)字化綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想

本套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)參照無人值班的變電站設(shè)計(jì)。它的設(shè)計(jì)服從智能電網(wǎng)的總體規(guī)劃，配置、功能和設(shè)備分布須滿足電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、信息分層、資源共享等原則。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分層式結(jié)構(gòu)[6]，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，按邏輯結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)分為變電站層、間隔層和過程層。

3.2 變電站層的功能

變電站層主要實(shí)現(xiàn)以下5個(gè)功能：（1）登陸數(shù)據(jù)庫，并實(shí)時(shí)更新歷史數(shù)據(jù)；（2）接收調(diào)度中心命令，并傳達(dá)至間隔層和過程層，再將相關(guān)數(shù)據(jù)信息反饋至調(diào)度中心；（3）對(duì)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和人機(jī)界面聯(lián)系，能夠在線控制全站操作閉鎖；（4）對(duì)間隔層設(shè)備和過程層設(shè)備進(jìn)行在線狀態(tài)下的組態(tài)、維護(hù)以及修改相關(guān)參數(shù)；（5）能對(duì)站內(nèi)設(shè)備故障進(jìn)行自動(dòng)分析和自主操作培訓(xùn)。

3.3 間隔層的功能

間隔層主要實(shí)現(xiàn)以下4個(gè)功能：（1）匯集該層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息并上傳至變電站層，從而在變電站層和過程層之間起到通信功能；（2）對(duì)本站的一次設(shè)備實(shí)施保護(hù)和監(jiān)控；（3）操作該層的閉鎖功能，并具有操作同期以及其他監(jiān)控功能；（4）能優(yōu)先發(fā)出數(shù)據(jù)采集、控制和統(tǒng)計(jì)運(yùn)算的命令。

3.4 過程層的功能

過程層主要實(shí)現(xiàn)以下2個(gè)功能：（1）對(duì)電壓、電流、諧波分量和相位等數(shù)據(jù)以及站內(nèi)母線、斷路器、變壓器等設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)；（2）智能地執(zhí)行上層下達(dá)的控制命令，自主判別命令真?zhèn)涡院秃侠硇?，同時(shí)控制操作精度。

4 結(jié)論

（1）在人流密集的商業(yè)中心區(qū)域發(fā)展全地下變電站，能有效解決在城市規(guī)劃建設(shè)過程中未能在合適的位置預(yù)留變電站站址的問題，并保證了商業(yè)中心區(qū)域的供電穩(wěn)定性。

（2）針對(duì)性的電氣主接線設(shè)計(jì)對(duì)推廣全地下變電站具有重要的參考作用，使變電站的設(shè)計(jì)更合理，布局更緊湊。

（3）該設(shè)計(jì)圍繞全地下變電站的特殊性展開，既保證了電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠，也能幫助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控?zé)o人變電站，為新型變電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供了一種參考方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許斌斌，梁 杰.廣州太古110kV全地下變電站的設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011，27（7）：43-46.

[2] 張慧卿.110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置優(yōu)化方案[J].華北電力技術(shù)，2009，（7）：11-15.

[3] 曾慶禹.變電站自動(dòng)化技術(shù)的未來發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（18）：1-4.

[4] 勞國(guó)威.對(duì)110kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用探討[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2010，27（6）：27.

[5] 李 信，李巨澤.廣州地區(qū)110kV變電站10kV側(cè)優(yōu)化接線方式[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，（S2）：303-306.

[6] 蔣年德，魏育成.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（10）：48-51.