110KV创利变电站自动化系统工程设计与体会

摘 要：根据创利变电站的设计工作实践，笔者介绍了无人值守110kV变电站自动化系统的结构、布置及功能特点。并阐述了在设计综合变电站自动化系统工程中，监控系统的选用、组网结构的确定、间隔单元性能的选择以及与电气一次设计的配合方面应考虑的问题及要求。

关键词：变电站；间隔保护；无人值守；组网结构

引言

110千伏创利变电站建设规模为2台5万千伏安三相双卷变压器，同时装设相应容量的无功补偿电容器及其它附属设备，110kV出线2回，10kV出线20回，创利变电站110千伏母线采用单母分段接线型式；10千伏母线采用单母分段四段接线型式。采用户外常规设备全站利用了目前国内较成熟、先进的变、配电设备及变电站自动化技术成果，在设备先进与占地少、投资省、运行费用低和可靠性高之间取得较满意的平衡和统一。110千伏创利变电站建成后将是江门市新会区一座较为先进的110kV无人值守变电站。

1 自动化系统

1.1 系统结构

创利变电站自动化系统初步选用的是南京南瑞继保电气有限公司的110kV变龟站自动化系统解决方案。该系统采用三层结构两层网模式，属分层分布式系统。三层结构即站控层、通讯层和间隔层：站控层由监控工作站、继保工作站组成，完成变电站的监视、操作、控制及变电管理功能：通讯层采用RCS-9794系列通信管理装置，它具有多个通信口与远方调度控制中心、站控层、间隔层及GPS连接，建立起一套完整的通信网从而实现数据共享；间隔层即继电保护、智能测控装置层，它独立完成间隔层的保护、测量、控制和通信等功能。通讯层分别与站控层、间隔层组成的以太网现场总线通信网，全冗余配置，A、B双网结构，双网互为备用。

1.2 系统组屏及布置

创利变电站综合自动化系统采用分散与集中相结合的布置方式，主变及110kV线路的保护和测控装置以及公共设备集中布置在变电站主控室；10kV部分的保护及测控装置、电能表分散安装于各间隔开关柜，在高压室隔出一间继保小室布置一面交换机屏和一面10kV公共测控屏，专门组成10kV装置以太网通信网络和采集10kY间隔的测控及遥信信号，这种分散与集中相结合的布置方式，既减少了主控室的屏位。又节省了控制电缆和通信线缆。

考虑到主变保护及测控装置的复杂性，每台主变保护及测控装置需各组一屏，每回110kV线路保护与测控共组一屏，全站公共设备的测量及信号采集插箱组一面公共测控屏，通讯控制工作站及遥控输出插箱组一面远动通信屏，双以太网通信网络需要组一面通信（交换机）屏，交、直流系统和自动跟踪补偿消弧线圈控制柜也布置于主控室，另外，监控工作站及继保工作站置于专用工作台。

2 几点设计体会

2.1 监控系统的选用

成熟可靠的后台监控系统是综合自动化系统成功的关键。随着自动控制技术、通信技术、多媒体技术的不断发展，性能越来越高和多样化的系统层出不穷。选择时要注意考虑以下几方面：

（1）先进性与可靠性。在变电站自动化技术日新月异的今天，仍应把系统的稳定性、可靠性放在第一位。尽量选用经过鉴定的、有成熟运行经验的适用产品和技术。创利站采用了交流采样技术，大大简化了二次设备配置，减轻了CT、PT负载，消除了零漂；

（2）完整性和开放性。系统功能的完整性及数据库的开放性都是重要的选择条件。在功能完整性方面，除实现“四遥”功能和变电管理功能外，要注意考慮系统是否利用了实时数据实现电压无功控制（VQc）、小电流接地选线、防误操作、合闸同期检测、设备寿命管理等功能。数据库的开放性则便于日后升级扩容、修改运行数据及二次开发等，而使原有软硬件资源得到保护；

（3）人机界面。系统软件平台设计的界面是否简单、直观、易操作也是考察系统的重要方面。

2.2 系统组网结构的确定

在变电站自动化系统中常用的串行通信接口RS—232C、RS—422/485具有接口标准化、规范化和方便众多智能设备接口的优点，不足之处是Rs—232C通信有效距离短，而Rs—485总线为主从结构，主站点工作繁忙时影响系统性能。随着分散分布式系统的发展，在计算机网络通用的以太网现场总线通信方式得到越来越多的应用。现场总线网是一种多点共享的广播通信信道网，较点对点通信信道网为优。当然总线型网需要有控制单元解决两个以上结点同时发送信息的冲突。创利站自动化系统是分散与集中布置相结合的分层分布式系统，通信网络结构采用了现场总线型与一对一串行通信共存的模式，有效地保障了通信速率和资源共享。

2.3 间隔单元功能与性能选择

按一次设备为单位分散布置的保护及监控单元装置有两种模式：保护独立而控制、测量、信号合一模式和保护、控制、测量、信号“四合一”模式，两种模式下保护功能都要求能独立完成。对于安装于开关柜的10kV保护及监控单元宜选择“四合一”模式，但电能计量需另设专用表计。集中布置的保护及测控装置（如主变间隔）可选择保护、测控装置分开的模式，因为可选择的现有装置较成熟可靠。

分散布置的保护及监控单元装置要注意是否适合安装现场的环境条件，包括温度、湿度、电磁感应、雷电流、振动等因素。

2.4 与电气一次设计的配合

无人值守变电站自动化系统的成功实施，很大程度上依赖电气一次设备的可靠性，在可能的条件下应选用可靠的一次设各和尽量简化主接线的设计。主接线应在满足供电规划的条件下减少电压层次和简化，并有利于远方控制要求。一次设备除主变外宜采用无油防爆和免维护或少维护量的设各（如GIS、SF6系列、免维护蓄电池组）。主变中性点地刀应采用电动刀闸以满足远方投退主变的要求。站用电源系统应完善可靠，双电源应互为自动备用投入。此外，电气布置应在满足有关规程要求的基础上，尽量减少占地面积和建筑面积，市区变电站更是如此。而分散式综合自动化系统的应用，为减少占用面积创造了一定的有利条件。

3 结语

本地区的110kV变电站基本已经实现综合自动化系统的无人值守，工程的实践表明，该站采用分散与集中布置相结合的分层分布式综合自动化系统是可行的，并且必将能取得令人满意的系统整体性能及总体布置效果。本文介绍的该站自动化系统的结构、布置、功能特点以及几点工程设计体会，供同行参考与商榷，不足之处恳请同行和专家批评指正。

作者简介：

张会欣，身份证号码：410124197111265015