110kV綜合自動(dòng)化變電站的電氣二次設(shè)計(jì)探究

劉勇平

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司延安供電公司）

0 引言

綜合自動(dòng)化變電站屬于時(shí)代發(fā)展的重要產(chǎn)物，與傳統(tǒng)變電站相比，所具有的優(yōu)勢(shì)較多，它可以有效實(shí)現(xiàn)變電站的智能化運(yùn)行和管理。在110kV綜合自動(dòng)化變電站中，電氣二次設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于保證變電站正常、穩(wěn)定地運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。對(duì)此，在110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須掌握各項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并且加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的掌握力度，以此保證電氣二次設(shè)計(jì)方案的可靠性。

1 電氣二次設(shè)計(jì)分析

電氣二次設(shè)計(jì)主要是利用自動(dòng)化技術(shù)、遙控技術(shù)、微機(jī)控制及通信控制等手段，對(duì)變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，具有綜合性，能全面掌握變電站的運(yùn)行情況［1］。在進(jìn)行電氣二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)功率測(cè)量、設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)行等方面進(jìn)行綜合考慮，構(gòu)建完善的變電站系統(tǒng)。同時(shí)，隨著自動(dòng)化程度的極大提升，變電站可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行，具有很高的節(jié)能性能。另外，在進(jìn)行電氣二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，包含的內(nèi)容有很多，所以必須嚴(yán)格落實(shí)到位，這樣才能保證良好的設(shè)計(jì)效果，電氣二次設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 電氣二次設(shè)計(jì)

2 電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

掌握各項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，例如：操作系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)、智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、組屏方案和端子排圖設(shè)計(jì)等，下面針對(duì)這幾點(diǎn)內(nèi)容展開分析和闡述。

2.1 操作系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

在110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，操作系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，通常采用直流電源供電方式，以此保證供電的穩(wěn)定性和安全性［2］。同時(shí)，在操作系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要注意電源供電的穩(wěn)定性和安全性，一定要具備足夠的容量，這樣主要是保證故障產(chǎn)生以后，設(shè)備依舊能夠正常運(yùn)作，確保供電質(zhì)量。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要注重對(duì)蓄電池的使用，主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)供電，并且這種方式具有一定的獨(dú)立性，與其他電力系統(tǒng)運(yùn)行處于相互隔離的狀態(tài)，在出現(xiàn)故障后，能確保供電的穩(wěn)定性。

2.2 智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

在110kV綜合自動(dòng)化變電站結(jié)構(gòu)中，通?？梢苑譃檫^(guò)程層、架空層以及網(wǎng)絡(luò)層，并且這三層都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方案獨(dú)立設(shè)計(jì)，所以在電氣二次設(shè)計(jì)中，可以將變電站的各個(gè)電源監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效地整合，從而構(gòu)建一個(gè)一體化的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲取相應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息［3］。在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)總線進(jìn)行連接，將電氣設(shè)備的電源相關(guān)模塊與監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行直接連接，這樣不僅可以降低設(shè)備成本，也可以提升監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行性能。另外，可以借助分布式設(shè)計(jì)理念，在總線的基礎(chǔ)上，對(duì)電源監(jiān)控模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且利用智能化的網(wǎng)絡(luò)端口，對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行有效地控制，這樣可以實(shí)現(xiàn)一體化的監(jiān)控效果。通過(guò)利用該方案，可以降低監(jiān)控設(shè)備負(fù)荷以及系統(tǒng)處理負(fù)荷，避免產(chǎn)生大量的能耗。

2.3 組屏方案以及端子排圖設(shè)計(jì)

110kV綜合自動(dòng)化變電站組屏的方案與常規(guī)變電站組屏方案有著很大的不同，主要是在功能方面更加齊全，并且相對(duì)較為簡(jiǎn)單統(tǒng)一。對(duì)此，在電氣二次設(shè)計(jì)期間，需要對(duì)不一樣的電壓電氣裝置進(jìn)行組屏，并且將單獨(dú)組屏進(jìn)行合并，將變電站遠(yuǎn)程控制的主機(jī)以及監(jiān)控主機(jī)放置于主控室，設(shè)置相應(yīng)的管理機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)一體化管理模式。從端子排圖設(shè)計(jì)（如圖2所示）的角度來(lái)說(shuō)，取消第一次與第二次間端子排列設(shè)計(jì)，并且結(jié)合實(shí)際情況，優(yōu)化多余的控制回路，從而實(shí)現(xiàn)電氣二次設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化，降低故障產(chǎn)生的可能性，提升110kV綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性［4］。

圖2 端子排圖設(shè)計(jì)

2.4 跳合閘操作設(shè)計(jì)

110kV綜合自動(dòng)化變電站斷路器和接地刀閘等方面也是電氣二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，并且在遠(yuǎn)距離操作期間，需要利用二次回路完成變電操作，跳合閘操作設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 跳合閘操作設(shè)計(jì)

在電氣二次設(shè)計(jì)期間，主要是圍繞操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行模式，也有效實(shí)現(xiàn)跳合閘內(nèi)部弱電信號(hào)與線圈自身強(qiáng)電回路之間的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，在電氣二次設(shè)計(jì)期間，需要對(duì)110kV斷路器進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，確保斷路器操作的獨(dú)立性。通常情況下，會(huì)結(jié)合實(shí)際情況在110kV斷路器內(nèi)部設(shè)置保護(hù)裝置，這樣可以實(shí)現(xiàn)良好的跳合閘連接。測(cè)控裝置主要是圍繞跳合閘信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且對(duì)隔離開關(guān)有著一定的依賴性。

2.5 后臺(tái)監(jiān)控設(shè)計(jì)

110kV綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行期間，為確保電氣二次設(shè)計(jì)方案的可靠性，需要結(jié)合實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)后臺(tái)監(jiān)控的優(yōu)化，因此后臺(tái)監(jiān)控也是電氣二次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，必須給予應(yīng)有的重視。在后臺(tái)監(jiān)控設(shè)計(jì)期間，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的把握，并且由于未設(shè)置中央控制屏裝置，而是采用監(jiān)控器加強(qiáng)裝置，所以應(yīng)合理選擇監(jiān)督與控制系統(tǒng)的軟件，這樣才能實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)控效果，實(shí)現(xiàn)變電站一體化的運(yùn)行模式［5］。同時(shí)，在操作期間，可以利用后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，并結(jié)合具體情況有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化和處理，確保良好的性能。另外，為確保監(jiān)控系統(tǒng)在后臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須發(fā)揮其自身的性能，所以在設(shè)計(jì)期間，可以利用交直流供電的方式，確保供電的穩(wěn)定性和持續(xù)性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出的預(yù)警信息，實(shí)施自動(dòng)化處理和故障隔離，一旦產(chǎn)生故障，應(yīng)立即通知相關(guān)人員進(jìn)行處理，避免產(chǎn)生較大的影響。

3 電氣二次設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

由于110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，所包含的內(nèi)容有很多，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)電氣二次設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保電氣二次設(shè)計(jì)方案的可靠性，為110kV綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性提供基礎(chǔ)保障。

3.1 智能電氣設(shè)備的合理選擇

在110kV綜合自動(dòng)化變電站二次設(shè)計(jì)的時(shí)候，合理選擇智能設(shè)備屬于一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，并且直接決定了電氣二次系統(tǒng)的運(yùn)行性能［6］。電氣二次設(shè)計(jì)智能設(shè)備主要包括電子式互感器裝置、二次設(shè)備以及智能開關(guān)等。對(duì)于開關(guān)來(lái)說(shuō)，在選擇的時(shí)候可以選擇智能開關(guān)，并且在傳統(tǒng)開關(guān)連接的基礎(chǔ)之上，利用智能終端開關(guān)，這樣可以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、智能控制的功能，還可以為110kV綜合自動(dòng)化變電站提供全面的數(shù)字化接口。在進(jìn)行電子式互感器選擇的時(shí)候，可以利用有源或者無(wú)源裝置來(lái)有效保證電源的穩(wěn)定性。

3.2 防誤閉鎖

通常情況下，防誤閉鎖功能在110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)中，主要表現(xiàn)為電氣防誤閉鎖以及微機(jī)防誤閉鎖兩種功能。其中，電氣防誤閉鎖主要是對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行閉鎖，但是由于變電站的線路較多，連接方式也相對(duì)復(fù)雜，對(duì)此功能的要求也較高。對(duì)此，在電氣二次設(shè)計(jì)期間，需要對(duì)110kV綜合自動(dòng)化變電站對(duì)于電氣防誤閉鎖裝置的要求進(jìn)行綜合性的考慮，并根據(jù)實(shí)際需求對(duì)電纜連接方式進(jìn)行合理地確定，這樣才能確保良好的設(shè)計(jì)效果。

3.3 繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置是110kV綜合自動(dòng)化變電站電氣二次設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，主要是對(duì)變電站中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并且確保監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的獨(dú)立性，做到在110kV綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障的情況下，繼電保護(hù)裝置可以保護(hù)獨(dú)立單元處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，避免造成較大的影響。通常情況下，110kV綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)的一次設(shè)備中，都存在相應(yīng)的保護(hù)裝置，這些保護(hù)裝置可以對(duì)變電站中間隔層的電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)，避免出現(xiàn)異常情況［7］。在保護(hù)單元設(shè)計(jì)期間，需要將電氣一次設(shè)備和電氣二次設(shè)計(jì)中的某項(xiàng)功能進(jìn)行配置，這樣才能確保110kV綜合自動(dòng)化變電站中電氣設(shè)備保護(hù)裝置以及容量的合理性，滿足變電站運(yùn)行的需求。

3.4 四遙

通常情況下，四遙主要是指遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)，對(duì)主要的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和輸送，根據(jù)這些信息對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行遙控。四遙是110kV綜合自動(dòng)化變電站中的重要組成部分，很多功能都是從四搖功能的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。同時(shí)，在四遙所采集的傳輸數(shù)據(jù)方面實(shí)現(xiàn)了共享，也就是說(shuō)，四遙不僅可以對(duì)信息進(jìn)行采集和處理，也可以將這些信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴霞?jí)管理部門，便于對(duì)變電站中電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。對(duì)此，在電氣二次設(shè)計(jì)期間，需要對(duì)四遙功能進(jìn)行綜合性的考慮，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)男剩⑶疫€需要對(duì)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩赃M(jìn)行考慮，根據(jù)實(shí)際情況合理連接電氣二次設(shè)計(jì)中的測(cè)控裝置以及二次電纜［8］。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為保證110kV綜合自動(dòng)化變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，強(qiáng)化電氣二次設(shè)計(jì)力度是十分必要的。在設(shè)計(jì)期間，必須掌握各項(xiàng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及相關(guān)的注意事項(xiàng)，這樣才能確保良好的設(shè)計(jì)效果，強(qiáng)化設(shè)計(jì)方案。