城网综合自动化对城网110kV变电所设计的新要求分析

王德成

【摘 要】本文对110kV变电所的电源布置位置、主线连接方式、设备应用及变电整体布置等方面进行了新思路的研究，对城网变电所的发展方向进行了探讨，简述110kV变电所的综合自动化系统。

【关键词】城网建设与改造；110kV变电所；自动化

最近几年，我国大多数城市的用电量急剧增加，城网建设与发展也逐渐加快。根据我国城网的结构分析，很多城市的周边地区发展成为220KV的环状电网结构，110kV线路正向城市中心深入，并开始110kV变电所工程的建设。但是对于城市来讲，市中心的用地相当紧俏，变电所的设计就应该采取紧密布置，通讯干扰及噪声问题也需要解决。尤其是伴随着城市电网的自动化程度不断增加，变电所也同步向无人值班化方向前进，这就对城市电网中变电所的建设规划提出了更高的要求。

在城市电网的自动化系统中，由于变电所自动化程度是配电网的主导方向，是用来调动自动化的基础及对象，同时也是自动化信息来源的主要管理手段，所以，变电所是城市电网综合自动化的重要组成部分。无人值班变电所因其占地小、投入资金少、建筑工期短、运行费用低、供电性能可靠等优点，被广泛应用于各大企业，并极有可能成为未来城市电网的发展方向。下面，就城市综合自动化对城网110kV变电所的设计要求进行简要的分析。

一、多电源供电系统

对于用电量比较大的城市来说，为了保证居民的正常用电，应在110kV变电所中设立两个独立的电源入线，安装备用电源的自动启动装置，从而让两个电源互相成为对方的备用电源。对一些特别重要的企业，可以使用第三个电源，一旦前两个电源发生停电情况，第三个电源可以自动投入使用。

二、改变接线形式

当前城市电网自动化的发展方向需要城市电网应用最简单的接线形式。对传统的庞杂接线方式进行分析，发现其在一定情况下会出现高故障、操作复杂的情况，从而使供电的可靠性能降低。

因为城市电网改造工程的运行，当前我国许多城市都建立了110kV电网，保证了城市供电系统的可靠电源进行供电。简单的接线形式、新型的供电设备为变电所的标准化、小型化提供了前提保障。最关键的是，简单的接线形式有助于实施城网的自动化及变电所的无人化。所以，在城网110kV变电所中可以应用下面几种接线形式进行供电。

（一）线路变压器组接线

110kV变电所中的供电线可以应用T型接线模式进行双电源的接线，或者在一个电源上应用T型接线模式，另一个电源同城市电网的变电所相连。变压器的高压一侧主线连接方式可以采用线路变压器组接线的方式，低压一侧应用单母线四分带动旁路母线的方式。这种接线方法连接简捷，应用的开关很少，占地面积不大，投资成本不高，并且可以实现变电所的自动化及小型化。其缺点在于线路故障检修时，变压器要停止运行。在这段期间，就需要短时间对高用电设备进行限电供应，所以这种接线方式只适用一般的变电所，对110kV的变电所不能起到很好的应用效果。

（二）桥型接线

110kV变电所的桥型接线采用4个回路3台断路器及6个隔离开关，是接线中断路器运用数量较少、投资较低的一种接线方式。根据桥型断路器的位置进行划分，可分为内桥型接线和外桥型接线两种接线方式。因为变压器的可靠性能远大于线路，因此，在110kV变电所的设计中多采用内桥型接线方式。当线路发生故障时仅需要断开该回路隔离开关，对其他回路的运行不产生影响。

（三）多角形接线

多角形接线就是把断路器同隔离开关进行连接，且每一台断路器的两侧都连有隔离开关，从隔离开关之间进行回路运转。多角形接线方式多应用的接线设备少、投入资金低，运转灵活，可靠性能高。在正常情况下，对电网的运行影响较小。其主要缺点在于回路受到限制，当环形回路中有一台断路器进行检修时，就要进行开环运行。环路中断路器数量越多，开环检修的可能性就越大，因此一般采用四角或五角接线形式。

（四）单母线分段接线

110kV变电所的单母线分段接线方式就是将连接电源的母线用断路器分为两段，一主一备。在110kV主控母线断电情况发生时，高压备用母线可以自动投入应用，恢复供电。单母线分段接线的优点在于其接线简洁、投资少，操作方便，但其高压设备使用较多，占地面积增大，仅适用于城网变电所中。

三、设备成套及室内多层分布

城市中心的用地紧俏、拆迁难度大、土地价值高，并且在城市整体规划、环境保护、消防安全等因素的制约下，依然应用传统城网110kV变电所的设计施工工艺，其征地及拆迁的资金投入相当高，并与城市整体规划也不相符，不利于变电所向小型化及自动化进行过度。所以，在城市中心应建设室内变电所，或与高楼建筑相结合，建造地下或楼底变电所。

城网供电可靠性能要求高、出现问题影响力广，这就需要应用最新的、质量安全的、维修时间短的配电设备，从而增强城市电网的安全供电性能及自动化水平。伴随着科技的不断发展，新型材料投入使用，城市电网室内的开关设备也向小型化、环保化、自动化及成套化方向进步。空气开关的设备没有污染、对人身体及自然环境没有危害，且其开断迅速、体积小巧，所以在城市电网变电所的配电柜等设备中被广泛应用。GIS断路器因其占地面积小、运行性能安全、使用时间长、火灾危险小等特点适用于110kV变电所中。

四、城网110kV变电所综合自动化

最近几年，伴随着城市电网等级及复杂程度的不断提升，常规变电所已经不再适合现在经济的飞速发展需求。电脑、电子通讯技术被广泛应用到变电站的自动化控制系统中，成为变电所不可缺少的重要组成。变电所自动化系统从测控部分的结构进行划分，主要分为以下两种。

（一）增强型远程测控终端系统

远程测控终端系统是构成综合自动化系统的核心装置。通常由指令操控器和数据输入模块组成，摒弃了传统的中央处理器结构，向分散结构迈进。各功能单元利用网络进行有机结合，虽然起到了一定程度的功能分散作用，但并没有从整体实现变电站的结构优化。

（二）分布式自动化系统

自动化系统应用分布式结构，分为变电所层及间隙层。间隙层的设备根据一次设备进行配置，从而实行保护、测量、监控、通讯等多功能的统一。变电所层结构是利用间隙层设备控制变电所的运行，同时进行站内信息的收集、整理、存储功能。当前我国已经有多家厂商推出该系统并得到成功运行。在建设城网110kV变电所时应按照分布式自动化系统结构进行建设，一步到位，杜绝二次建设情况。

城市电网综合自动化的发展为变电所自动化系统提出新的要求。应用光纤作为传输媒介，构建网络技术控制系统，将控制中心同媒体相连接，实现多媒体监控等遥式任务，成立新一代变电站自动化系统，真正实现变电所无人值班的模式。

五、总结

110kV主网结构在城市电网建设及改造中被逐渐架设，城网110kV变电所的设计与建筑水平也飞速发展。利用计算机的先进科学技术，促进自动化系统不断前进，同时为变电所的设计与建设提出了新的标准。在保证供电性能的前提下简化连接线路，在室内多层布置设备，实现变电所的无人值班模式，这无疑是城网110kV变电所未来发展趋势。因此，城网综合自动化对城网110kV变电所设计的新要求进行分析就值得相关人士深入探讨。

参考文献：

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