110kV智能變電站電氣自動化設(shè)計

娜孜依努爾·寶旦

（昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆維吾爾自治區(qū)昌吉回族自治州 831100）

隨著我國科技的進步和工業(yè)與居民用電的需求的提高，電網(wǎng)的智能化發(fā)展與變電站的智能化轉(zhuǎn)變能夠進一步的提升人們的用電質(zhì)量，為工業(yè)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展提供良好的用電保障。變電站的智能化轉(zhuǎn)變，能夠更好地應(yīng)用到信息網(wǎng)絡(luò)采集變電站的整體運行數(shù)據(jù)，并通過計算機軟件來對相關(guān)的變電站運行數(shù)據(jù)進行分析，能夠起到對變電站的測量、監(jiān)督和保護作用，最終使變電站的整體運行呈現(xiàn)穩(wěn)定可靠的形式。而110kV變電站是整個電力系統(tǒng)中進行智能化轉(zhuǎn)變的重要部分，在110kV變電站向智能化變電站進行轉(zhuǎn)變時，變電站的電氣自動化設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約人力資源的目的，實現(xiàn)人力資源的合理配置。并且智能化的變電站還能夠通過自身的自動化系統(tǒng)能夠在人員的操縱下自動化的進行對電壓的合理變換，合理的配置電能，并且對整體的變電站運行情況進行合理的控制，使得變電站的運行更加高效。因此，我們必須要對智能變電站的電氣自動化進行科學(xué)合理的設(shè)計和研究，才能夠在逐漸的探索和試驗中找出一條完美的110kV智能變電站電氣自動化設(shè)計之路，完善和提高我國的智能變電站電器自動化的設(shè)計水平，為我國經(jīng)濟騰飛打下基礎(chǔ)。

1 智能變電站的基本內(nèi)涵

智能變電站主要是通過將變電站的各種設(shè)施，與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，并通過各種智能設(shè)備來進行組合和整理，進行智能化控制電站的電力系統(tǒng)，實現(xiàn)將變壓器和每個等級的電壓電網(wǎng)的有機融合，最終達到合理的對電能的輸送和調(diào)配，并與其它的智能變電站形成一個有機的、智能的供電體系。智能變電站由數(shù)字化變電站演化而來，是一種新形式的變電站，它能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化和自動化，電力系統(tǒng)根據(jù)變電站的工作需求，達到對電網(wǎng)的實時控制和在線決策，是我國的電力系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。

110kV變電站在我國的電力系統(tǒng)之中較多，且覆蓋的面積也較廣，因此110kV智能化電站的自動化設(shè)計關(guān)乎著我國的國家電網(wǎng)的運行質(zhì)量。通過110kV智能化電站自動化設(shè)計的研究和發(fā)展，能夠使企業(yè)的生產(chǎn)成本得到下降，提高企業(yè)的整體競爭能力，促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。為此，我們必須對110kV，智能變電站進行電氣自動化設(shè)計，才能夠確保變電站能夠保持穩(wěn)定的運行和高效的工作效率。

2 110KV智能變電站的特點

2.1 實現(xiàn)了通信標準化

110kV智能變電站實現(xiàn)了智能變電站的通信標準的統(tǒng)一，目前110kV智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信標準是IEC61850。并且智能變電站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須要使用高速以太網(wǎng)，其傳輸?shù)乃俾时仨毚笥?00Mb每秒，且每個設(shè)備都要配備與其自身對應(yīng)的通信接口，并且要嚴格的遵守中國的IEC61850的相關(guān)規(guī)定。而在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的邏輯功能方面，要通過占控層，間隔層和過程層三個部分來組成全站的網(wǎng)絡(luò)。其中，占空層的網(wǎng)絡(luò)撲拓結(jié)構(gòu)為單星型，主要使用常規(guī)工業(yè)級的工作組網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合相關(guān)的交換設(shè)備來組成占空層的單以太網(wǎng)。對于常規(guī)的110kV電網(wǎng)系統(tǒng)來說，一般是采用光纖來進行占空層的網(wǎng)絡(luò)接入，而在110kV智能變電站的自投網(wǎng)絡(luò)中，需要使用的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備是常規(guī)工業(yè)級的。在GOOOSE的控制網(wǎng)中，使用的是IEC61850的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，以構(gòu)成與主變相對應(yīng)的控制網(wǎng)。其中，需要采用GOOOSE技術(shù)來為相關(guān)交換設(shè)備提供支持。而過程層的網(wǎng)絡(luò)主要包括SV和GOOSE網(wǎng)，并且這兩種網(wǎng)絡(luò)需要保持物理獨立，網(wǎng)絡(luò)撲拓結(jié)構(gòu)都成星型。在進行雙重化保護時，過程層的網(wǎng)絡(luò)也需要配置雙重化的，其在繼電保護點對點直跳、直采等情況時，需要保證上述兩個過程層網(wǎng)絡(luò)處于安全獨立狀態(tài)。通過實現(xiàn)110kV智能變電站的國際通信標準統(tǒng)一，使得該通信標準能夠?qū)χ悄茏冸娬鞠到y(tǒng)進行定義，便于利用這一通信標準來連接不同的變電站的電氣設(shè)備。最終達到讓不同廠家，不同品牌的電氣設(shè)備都能夠相互配合、信息共享、相互操作，對于變電站運行的通信效果有著相當強大的增強作用。

2.2 實現(xiàn)了狀態(tài)的可視化

狀態(tài)可視化是指智能變電站通過內(nèi)部的電氣設(shè)備可以輕而易舉地對變電站的運行狀況進行實時的監(jiān)測，并通過將電氣設(shè)備監(jiān)測到的變電站的運行數(shù)據(jù)傳輸給相關(guān)的專業(yè)分析系統(tǒng)，來更好地運用相關(guān)參數(shù)及時的檢測智能變電站內(nèi)的運行故障和內(nèi)部存在的潛在運行故障。通過這種方式，利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)的傳感器設(shè)備，能夠極大的減少智能變電站的故障幾率，也減輕了智能變電站內(nèi)部的工作人員的工作強度，使得智能變電站的人力資源得到更加合理的配置。智能變電站可以通過狀態(tài)可視化的特點，對存在問題的電氣設(shè)備進行及時的檢修，讓檢修的工作人員能夠更加有針對性的進行設(shè)備的檢修，降低電氣設(shè)備的維護成本和不必要的檢修，減少因電氣設(shè)備故障引發(fā)的停電的事故。最后使得，國家電網(wǎng)的整體運行更加穩(wěn)定，能夠更好的保障人們的生活用電和工業(yè)用電。

2.3 實現(xiàn)了功能一體化

功能一體化特點在110kV智能變電站中主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先是集中化的系統(tǒng)功能，該功能可以通過全景數(shù)據(jù)的采集，來實現(xiàn)防止智能變電站操作人員錯誤操作和檢測設(shè)備實時狀態(tài)的相關(guān)功能。特別是在使變電站采用了國際通用的通信標準IEC61850后，智能變電站開始逐步的實現(xiàn)了其自動化系統(tǒng)的管理，所以能夠在自動化管理系統(tǒng)之中實現(xiàn)系統(tǒng)功能的集中操作和控制，簡化了工作人員的操作步驟，增加了工作效率。其次，是集成化設(shè)備的功能，這項功能通過應(yīng)用了數(shù)字化測量和網(wǎng)絡(luò)化的控制，實現(xiàn)了采樣模塊兒和I/O接口的簡化，通過這種方式，能夠直接強化智能變電站的邏輯計算功能。就像保護監(jiān)控一體化裝置就使用了集成化設(shè)備的功能，就是憑借數(shù)字化測量和網(wǎng)絡(luò)化的控制來實現(xiàn)的。最后就是互動化信息的功能，控制順序能夠?qū)崿F(xiàn)就地順序控制，并且能夠進行對變電站的遠程監(jiān)控。它能夠?qū)崿F(xiàn)間隔層的設(shè)備狀態(tài)的檢查和轉(zhuǎn)換，并且能夠進行開關(guān)柜等相關(guān)的操作。且無功自動分析控制電壓能夠，通過與智能變電站的自動化控制系統(tǒng)相互融合，及時的采集相關(guān)的變電站的運行數(shù)據(jù)，并通過計算機軟件的運算得出優(yōu)質(zhì)的方案，有效的實現(xiàn)電壓和自動化的無功控制。

3 110kV智能變電站電氣自動化設(shè)計

3.1 智能化一次設(shè)備設(shè)計

智能變電站的一次設(shè)備主要是數(shù)字傳感器和智能斷路器，其主要的作用就是來進行變電站的運行的檢查和保護。在對一次設(shè)備進行設(shè)計時，我們需要將其更加智能化，使一次設(shè)備智能化得到延伸。對于一次設(shè)備的智能化安裝，設(shè)計人員可以根據(jù)具體的情況和需求來靈活的采取安裝方式，可以使用內(nèi)或外化的形式來，進行一次設(shè)備的智能化延伸。給更加智能化的一次設(shè)備在電力運行穩(wěn)定的情況下設(shè)置相關(guān)程度的界限，當數(shù)據(jù)超出界限時，能夠讓工作人員得到及時的通知，或者使其內(nèi)部能夠自行的進行簡單數(shù)據(jù)的分析和判斷，及時的止損，防止出現(xiàn)更大的危害。智能化一次設(shè)備能夠使其擁有更好的應(yīng)用性和適應(yīng)性，更好的保障智能變電站的穩(wěn)定運行，為智能變電站的進一步自動化控制打下基礎(chǔ)。

3.2 PLC設(shè)計

PLC由于其抗干擾能力強、可靠性高、經(jīng)濟性價比高且安裝較為簡單，使得在110kV智能變電站電氣自動化設(shè)計中PLC的應(yīng)用非常普遍。PLC控制系統(tǒng)能夠通過梯形圖編程或者是指令形式對110kV智能變電站進行實時的監(jiān)督和控制，能夠有效的讓智能變電站平穩(wěn)安全的進行運行，進而促進電氣自動化設(shè)計的實現(xiàn)。因此，PLC系統(tǒng)的設(shè)計對于智能變電站，電氣自動化設(shè)計非常重要。同時，為了保障PLC系統(tǒng)的正常運行，防止PLC設(shè)備出現(xiàn)損壞而導(dǎo)致的自動化功能故障，應(yīng)該采購監(jiān)控設(shè)備的2/10的備用PLC設(shè)備，對損壞的PLC設(shè)備進行及時的更換和處理，提高110kV智能變電站整體運行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.3 組態(tài)軟件的設(shè)計

組態(tài)軟件的核心內(nèi)容主要是控制系統(tǒng)的控制界面的設(shè)置，優(yōu)質(zhì)的組態(tài)軟件通過軟件的界面設(shè)置能夠，更好地發(fā)揮出自身應(yīng)有的效用，更直觀的顯示出智能變電站的各部分運行狀態(tài)提高工作人員的工作效率。主要是在進行PLC的配置工作之后，通過將組態(tài)軟件與PLC進行連接，實現(xiàn)用組態(tài)軟件進行PLC的狀態(tài)和程序的設(shè)置，使其能夠相互銜接和融合，更好地發(fā)揮其自身應(yīng)有的作用。組態(tài)軟件在進行設(shè)計時，要做好相關(guān)的界面和操作動畫，并建立相關(guān)的監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，做好應(yīng)有的數(shù)據(jù)分析功能和報警功能，才能夠更好的促進智能變電站的電氣自動化。尤其是組態(tài)軟件的報警功能，對于110kV智能變電站的正常運行來說非常重要，如果智能變電站存在著某些異常情況，那么根據(jù)PLC和相關(guān)的傳感器反饋出來的數(shù)據(jù)，就可以及時的進行有針對性的排查和處理，才能夠更好的保障變電站的運行穩(wěn)定。最后，在進行組態(tài)軟件的設(shè)計之后，還需要進行組態(tài)軟件操作說明書的撰寫，只有清楚明白的撰寫操作說明書，才能夠更好的為操縱阻態(tài)軟件的工作人員給予相應(yīng)的指導(dǎo)，使其不會由于不懂得組態(tài)軟件的使用而造成智能變電站的運行失常。

3.4 PLC與組態(tài)軟件的通信設(shè)計

PLC和組態(tài)軟件的通信設(shè)計十分必要，但是在現(xiàn)實情況中，可能會有相關(guān)的工作人員沒有能夠很好的了解相關(guān)的組態(tài)軟件和PLC之間的協(xié)議。那么在必要的情況下，相關(guān)的工作人員可以直接在PLC之中進行網(wǎng)絡(luò)編程的設(shè)置，來實現(xiàn)二者之間的相互溝通和通信。為此我們可以看出，在110kV智能變電站自動化設(shè)計之中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該重視一次設(shè)備和PLC的設(shè)計，使其能夠更的進行相關(guān)的通信和數(shù)據(jù)交換，保障其能夠正常的進行數(shù)據(jù)的傳輸，才能夠?qū)崿F(xiàn)智能變電站的電氣自動化。同時，智能變電站的相關(guān)工作人員也需要進行技術(shù)的培訓(xùn)，及時的和自動化設(shè)計人員進行溝通，了解其設(shè)計的相關(guān)技術(shù)標準，以便能夠更好地對建立的110kV智能變電站進行使用。

3.5 直流系統(tǒng)設(shè)計

直流系統(tǒng)在110kV智能變電站的電氣自動化設(shè)計之中是重要的組成部分，它影響著整個智能變電站的電氣自動化效果，如果其設(shè)計質(zhì)量不好，那么整體的智能變電站的電氣自動化質(zhì)量就會降低。因此，在進行直流系統(tǒng)的設(shè)計之中，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況來進行直流系統(tǒng)的構(gòu)建，應(yīng)該采用一體化的電源設(shè)備來進行直流系統(tǒng)的建造，這樣才能夠更好的提高直流系統(tǒng)的整體可靠性和安全性。其次，在進行直流系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)建時，電源的選擇應(yīng)該包含多種電源如380V/200V交流電源，逆變電源等。并且在一體化電源系統(tǒng)的構(gòu)建之中，設(shè)計人員還需要進行中間的交流充電單元、交流、配電單元、ats雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的相關(guān)方面的考慮才能夠進行具體的一體化電源系統(tǒng)的構(gòu)建。直流系統(tǒng)的一體化電源系統(tǒng)需要采用分層分布架構(gòu)，各功能測控模塊采用一體化設(shè)計、一體化配置，各功能測控模塊運行工況和信息數(shù)據(jù)采用標準規(guī)約接入一體化信息平臺，電源各子單元分散測控和集中管理，實現(xiàn)對一體化電源系統(tǒng)運行狀態(tài)信息的實時監(jiān)測。最后，直流系統(tǒng)的蓄電池容量需要保證其能夠按照兩小時事故放電的時間來來進行蓄電池的存放。通過這種方法，我們能夠得出整體的蓄電池容量大約在100至200AH，而這就要求每組蓄電池都應(yīng)該通過103或104個不設(shè)專電池的閥控式密封鉛酸蓄電池來組成，且其存放的位置應(yīng)該與其他變電站二次設(shè)備共同存放在變電站的控制室之中，并不需要進行蓄電池式的單獨設(shè)計。

3.6 圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)主要是為了進行110kV智能變電站的正常安全防范的工作。智能變電站的正常穩(wěn)定運行，需要不受外界的打擾，如果有人蓄意破壞或者有動物慎進入110kV智能變電站的內(nèi)部，那么很可能就會造成智能變電站的內(nèi)部出現(xiàn)故障，無法保證自身的穩(wěn)定運行。圖像監(jiān)視和安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計，可以將紅外線和探測器等相關(guān)的探測裝置安放到110kV智能變電站的四周，使其時刻保持著警戒狀態(tài)，提醒工作人員是否有外來人員或動物進入到安全范圍內(nèi)，讓工作人員有時間進行驅(qū)趕和勸離。其次，在110kV智能變電站的入口和控制樓的四周，可以安放監(jiān)控攝像頭來觀察是否有異常情況，并且應(yīng)該安排安保人員進行監(jiān)控室的值守，防止異常人員和異常情況，對110kV智能變電站的正常工作進行破壞。在外部安放攝像頭不足以保障其智能變電站的正常，安全還需要在內(nèi)部的控制室，蓄電池室等各個重要的裝置區(qū)安裝攝像頭，以保證沒有人在內(nèi)部進行智能變電站的破壞，使智能變電站出現(xiàn)運行故障。然后我們還要防止自然災(zāi)害對智能變電站可能造成的損害，如火災(zāi)和雷擊等相關(guān)自然災(zāi)害對智能變電站造成破壞，智能變電站的內(nèi)部應(yīng)該配有完善的消防設(shè)施和避雷裝置，防止自然災(zāi)害的降臨。最后，設(shè)計人員要確保便集中控制中心和調(diào)度室都能夠傳輸報警信號到安全保衛(wèi)部門，能夠做到及時的通知安全保衛(wèi)部門清除相關(guān)威脅智能配電站安全的隱患。

4 結(jié)語

綜上所述，110kV智能變電站是國家重要的電力保障設(shè)施，其承擔著維護國家電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運行的基礎(chǔ)功能。隨著我們國家的經(jīng)濟日益發(fā)展和工業(yè)體系的不斷完善，我國的用電需求也在激增，這極大的考驗了我國電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，且同樣是我國變電站的重要考驗。為了適應(yīng)國家現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需求，110kV智能化變電站的產(chǎn)生和發(fā)展是屬于順應(yīng)時代潮流的產(chǎn)物，它能夠更好地維護我國的電網(wǎng)運行穩(wěn)定，合理的配置電力資源，節(jié)約人力，使我國的工業(yè)體系和居民生活得到更穩(wěn)定的發(fā)展。電力的穩(wěn)定關(guān)乎著國力的穩(wěn)定，110kV變電站的自動化進程關(guān)乎著國家的發(fā)展，也越來越受到人民群眾的關(guān)心和關(guān)注。而110kV智能變電站電氣設(shè)備自動化設(shè)計人員需要嚴格的按照相關(guān)的設(shè)計要求和標準進行實際的勘察和精密的考量，從多角度入手，才能夠使110kV智能變電站自動化技術(shù)和主流的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，使其在科學(xué)合理的狀態(tài)下提高自身的效率，保障智能變電站的整體運行穩(wěn)定。同時，變電站工作人員也要熟悉相關(guān)的工作要求和標準，提高自身的職業(yè)技術(shù)素養(yǎng)，做好110kV智能變電站的維護和使用。只有各方一起努力，實事求是，穩(wěn)步發(fā)展，才能夠用科學(xué)合理的方式提高整體的110kV智能化變電站的自動化建設(shè)質(zhì)量，為我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會進步提供充足的電力。