110KV变电站自动化新功能设计研究

王波　李芳芳　李静　刘青　刘淑娜

摘要：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。文章对110kV变电站自动化系统主体的变电站自动化系统设计进行了相关研究。

关键词：110kV变电站；自动化系统；系统设计；继电保护；信息采集；远程通信

1原始资料分析

设计有关原始资料：

（1）变电站的类型：地方降压变电站。

（2）电压等级：110/35/10kV。

（3）负荷情况。

（4）系统情况：系统经双回路给变电站供电；系统110kV母线短路容量为2500MVA。

（5）电气主接线。电气主接线方案如图1所示：

（6）变压器及输电线路型号SFS7-31500/110型三绕组无励磁调压电力变压器。

2 110kV变电站自动化系统设计

2.1 变电站自动化系统的概念

常规变电所的二次系统主要由就地控制、继电器、录波装置、远动控制装置组成。在实际应用中，按照就地监控、电保护、远动、测量、录波等功能组织，构成录波屏、控制屏、保护屏、中央信号屏等。

我国变电站自动化系统研究起步较晚，我国首个变电站自动化系统是由清华大学机电工程系设计，但由于受到投资和技术限制，当时并没有大面积推广和应用。随着我国经济的不断发展，20世纪90年代越来越多的单位和企业开始投入到变电站自动化系统的研究中，其中南瑞公司、申瑞公司都投入了大量资金针对变电站自动化系统进行了开发。随着变电站自动化系统研究的深入，我国变电站自动化系统不论是技术上，还是理论上都逐渐完善。变电站自动化系统有效提高了变电站稳定性和可靠性，提高了变电站运行效率，变电站自动化系统在不久的将来将成为变电站系统改革的主流方向和必然趋势。变电站自动化系统通过利用计算机技术、通信技术对变电站所有设备运行情况进行监测、控制、协调，以此保障变电站安全运行。变电站自动化系统有效降低了变电站的维护费用，提高了供电质量。

2.2 变电站自动化系统设计原理与计划

2.2.1 设计的原理。设计的基本理念是建立一个新型中央集中控制系统，从而实现自动化；同时在尽可能增强各项功能的基础上降低设计成本。110kV变电站自动化系统设计配置及通讯网络图如图2所示。

2.2.2 设计计划。在对国内110kV变电站分析的基础上，对变电站自动化系统设计计划如表1所示。

3 系统的功能设计

3.1 自动化系统的继电保护功能

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。选擇性指故障发生时能够仅选择将故障设备切除，不影响其他正常设备。速动性指以最快速度切除故障，缩短故障时间，降低设备损坏程度，及时稳定设备运行。灵敏性指的是在电力系统出现故障或异常时，能够快速启动保护机制，并正确做出反应动作。可靠性指的是继电保护功能具有安全性和信赖性，不会做出错误反应，错误动作必然会给电力系统带来危害，影响正常供电。

3.2 自动化系统的信息采集功能

变电站自动化系统的信息采集功能为变电站的后续管理和运营提供了科学依据和研究数据。通过信息采集功能能够实时掌控整个变电站的运行状态和设备装备，信息的传递通过远程通信系统完成。变电站的有效管理离不开信息采集功能。但为了避免变电站自动化系统出现故障，导致采集到的信息失真，变电站运行时仍需留守人员，出现故障时，及时对自动化系统进行维护，并直接进行人工跳合闸，确保变电站的正常运行。

3.3 自动化系统的设备监视及报警

3.3.1 具有报警功能。变电站自动化系统故障监

测功能和报警功能在发现设备故障时会发出警报，并将故障信息送达调度中心，调度中心便可利用反馈回的故障信息及时找到故障点，并对故障点进行必要的隔离与维护。

3.3.2 具有设备监视功能。变电站自动化系统的

设备监控功能，能够实现对设备的自动监控和控制保护，如：电气线路监视、母线监视、变压器监视等。变电站自动化系统在对相关设备进行监视时能够自动生成监视记录，为后续维护提供依据。

3.4 具有数据处理及打印与人机接口及远程通信功能

3.4.1 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。

3.4.2 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。

3.4.3 系统的远程通信功能。变电站自动化系统的远程通信功能实现了远距离数据传输。利用远程通信功能，能够精确将变电站信号实时显示，并反馈到控制中心，控制中心便可对变电站进行实时控制，远程通信功能不仅提高了工作效率，更降低了人工成本。

4 结语

110kV变电站自动化系统建设对我国电力发展有着积极的促进作用，虽然目前我国对于110kV变电站自动化系统正处在研究阶段，但随着投资力度的加大及研究的不断深入，不久的将来110kV变电站自动化系统将逐步成熟起来。变电站自动化系统将成为我国未来变电站发展的必然趋势。本文通过对变电站自动化系统原理进行分析，提出了变电站自动化系统设计思路，并依据当前110kV变电站自动化系统的研究成果，对110kV变电站自动化系统功能进行了设计和分析。

参考文献

[1] 陈小川.我国铁路供电继电保护与自动化[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2] 张惠刚.浅谈变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.