110KV变电站的电气自动化设计

110KV变电站的电气自动化设计

王璐

（中国能源建设集团黑龙江省电力设计院有限公司黑龙江省哈尔滨市150078）

摘要：随着电力事业不断的加大投入力度，110kV变电站作为电力系统中的重要组成部分，同时110kV变电站是众多变电站中最为常见的一种，而人们生活水平与质量的提高使其对供电质量也提出了更高的要求。变电站自动化技术应用计算机技术、通信技术、检测技术和控制技术等，将变压器中传统的继电保护系统、测量系统、控制系统、调试系统、信号系统和运动系统等多个独立的功能系统，经济化，组合为一套智能化的综合系统。

关键词：110kV变电站；电气自动化；设计

1110KV智能变电站特征

1.1状态可视化

通过实现变电站智能化，可以将全站设备运行状态监测功能实现，那么在这一过程当中做好设备工作过程当中非电气量参数的采集，通过网络通信技术、计算机技术、传感器等利用，立足于基础通过专家系统做好得到的各项特征参数的运用，从而能够将运行设备故障或者是潜在故障及时预测。设备状态监测这是属于检修设备状态的基础，通过比较原始设备计划检修模式，状态检修模式能够将特别多不必要检修与停电事故减少。针对这样的情况，智能化检修维护变电站，使得设备检修环节更加具备合理性与针对性，将维护检修设备成本降低。

1.2功能一体化

（1）系统功能集中化。智能变电站在采集全景数据的基础上，可以实现系统的各项功能，例如防误操作功能、设备状态监测等。由于IEC61850标准的推行，以及自动化装置和保护装置的相互融合，保护系统也逐渐实现了自动化管理。

（2）设备功能集成化。由于数字化测量方式和网络化的控制方式带来的好处，大大简化了间隔层设备的采样模块和I/O接口模块，所以可以对其逻辑计算能力做进一步的强化，使得系统功能更加集成化，例如110kV智能化变电站中使用的保护测控一体化装置。并且系统还能够把电能计量以及故障录波等功能也集成到间隔级中。

（3）电源系统一体化。传统的变电站的电源一直都是采用分散设计模式，把各个电源子系统独立组屏，各项设备的生产和安装由不同厂家来完成，给设备的管理和维护带来了很多不便，而智能化变电站克服了这些弊端。

2110KV变电站电气自动化设计

2.1直流系统设计

一是在直流系统当中采纳一体化电源设备，这就能够将可靠安全的工作电源提供给全站交直流设备，具体来说，其组成部分为通信电源DC48V、380V/220V交流电源、逆变电源、DC220V（110V）直流电源等；二是一体化电源系统构成是ATS双电源转换开关模块、各类监控管理模块、通信电源、逆变电源、交流配电单元、蓄电池组、充电单元等。逆变电源直接在直流母线挂上，以便供电给重要负荷；三是一体化电源系统实施的是属于分层分布架构，通过一体化设计与配置各个功能监控模块，通过标准规约将各个功能测控模块运行工况与信息数据向一体化信息平台接入。通过分散测控与集中管理一体化电源各个子单元，以便能够实时监测一体化电源系统运行状态信息。

2.2二次设备设计

110kV变电站自动化的二次设备大部分采用集中的布置模式，一般来说，继电器与监控设备会放在同一间室内，另外，二次设备所有的相关设施都置于主控制楼中，较大程度地方便了对二次设备的控制与管理。110kV变电站所有的二次设备颜色样式统一设计，继电保护装置室内都会放置备用屏位，占用面积约为继电室的十分之一。变电站内设有交流不停电电源系统，以保证设备在停电以后能正常工作。二次设备位置相对于监控系统的网络布置而言比较集中，在继电室和控制设备室的分隔或者合并上没有严格的要求，但是在细节方面需要格外注意，如有不慎，将可能使整个变电站的自动化设计存在漏洞，影响变电站安全供电。要求设计人员认真负责，注意设计细节，保证二次设备的监控系统采用组屏的方案，并合理使用保护系统。正确设置主变压器及其相关设备和计算机系统中的站控层设备，应将其置于主控制楼的继电室内，并且控制继电室的备用屏幕大小在合理范围内，而35kV的开关柜上可以直接装置测控保护一体化装备。

2.3PLC的设计

由于PLC具有良好的可靠性与稳定性，并且编程简单，因此被广泛地应用于110kV变电站的监控系统，它主要是以指令或梯形图编程的形式应用于监控系统实时控制中。此外，PLC主要是监控110kV变电站的电气一次部分。通常在选择PLC的时候，需要根据具体的控制对象备有20~30%的用量，以保障监控系统实时监控作用的发挥。

具体而言，110kV变电站组态软件设计主要指的是：设计监控界面，并且在此基础上配置PLC设备。建立监控数据库，将数据点和PLC的数据联系起来。设计相关设备的操作图形界面与操作按钮。以动画的形式连接上述层次，建立图形与数据的对应关系，当发生异常时能以声光进行报警。设计操作说明书，用以指导执行相关操作设备。

2.4继电保护设计

变电站自动化系统的继电保护功能是变电站自动化系统的核心组成部分和关键技术。通过继电保护功能能够实现对变电站继电设备状态的监控和保护。一旦变电站继电设备运行状态出现异常，继电保护功能便会启动保护机制。其中包括：发电机保护、变压器保护、母线保护、电气线路保护等。继电保护功能降低了电力系统发生故障的可能，在故障发生时，能够实现最小范围和最短时间，自动将故障点与设备进行隔离以及切除，消除隐患，保障供电正常。继电保护功能的技术特点是具有选择性、灵敏性、可靠性、速动性。

2.5通信系统设计

系统的数据处理及打印功能。变电站自动化系统的数据处理及打印功能，能够根据变电站管理需要自动生成继电保护和运行管理记录存档，其中包含了变电站的日报表、月报表等。在数据生产后打印站根据数据调取需求将历史数据进行显示、打印及转储。

系统的人机接口功能。变电站自动化系统具有直观的可视化操作界面，变电站管理人员可直观的通过屏幕了解到整个变电站系统的运行状况，并进行控制操作。

2.6图像监视与安全预警系统设计

图像监视与安全预警系统功能主要体现在安全防范要求方面。系统设计内容如下所示：（1）在110kV变电站的围墙四周安置探测器、远红外线或者电子栅栏。（2）在110kV变电站大门以及主控制楼入口处安装摄像头。（3）在110kV变电站各配电装置区安装室外摄像头。（4）在110kV变电站的蓄电池室、控制室及各电压配电装置室内安装室内摄像头。（5）完善110kV变电站在安全方面的配套措施（譬如防火防盗功能的配置）。（6）确保安全预警系统报警信号能够传至变电站集控中心或者调度室。

总而言之，由于在逐步发展的科技背景下，这也就使得110KV变电站当中更为加深应用与推广变电站电气自动化控制技术，这些年以来存在更为成熟的智能变电站技术应用，这也导致变电站逐步向无房屋建筑、无电缆沟道、无人值班方向发展。

参考文献：

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[2]黄狄.浅谈110kV变电站的电气自动化设计[J].企业家天地（理论版）,2010,09:184-185.

[3]利相霖.关于110kV变电站电气自动化设计的探究[J].门窗,2015,10:103-104.