500kV变电站电气一次部分及其监控系统设计解析

摘要：变电站电气一次部分的合理化设计，直接关系到变电站电气系统的平稳运行，本文结合500kv变电站的特点，探究变电站电气一次部分及其监控系统的设计。

关键词：500kv变电站；电气一次部分；监控系统

随着我国经济的不断发展，对于电力资源的需求日益旺盛，输变电工程的电压系统等级也在不断的增高，由于电网结构愈加的复杂，实时传送的信息也成倍增加，对于电网运行可靠性的标准要求也越来越高，变电站运行的是否安全，成为当今变电站设计关注的焦点。

一、 变电站电气一次部分及其监控系统设计的必要性

在变电站设计完毕之后，要想使其能够安全稳定的运行，必须要对以下两个方面重视起来：

一方面，科学合理的进行变电站电气一次部分的设计，把变电站的电气主接线作为变电站电气一次部分设计过程中的核心重点，变电站的主接线采取什么方式是保证变电站以及电力系统正常安全运行的根本因素，此外，变电站主接线的形式直接与变电站电气设备的选取、保护以及继电的控制方法钩挂，因此，变电站主线形式的科学化设计是变电站设计的前提条件[1]。

另一方面，对变电站监控系统的科学设计，变电站的监控系统作为对变电站各项设备进行实时监督和控制的重点，充当着变电站传输信息数据中心的角色，它的主要作用是负责对变电站线路的检查，并及时发现问题，使问题得到及时有效的解决，从而保证变电站的安全正常的运行。

本文以500kv变电站的电气一次部分及其监控系统为例，对变电站电气一次部分及其监控系统设计进行解析，为今后变电站电气一次部分及其监控系统的升级优化提供些许的借鉴。

二、500kv变电站电气一次部分的设计

500kv变电站属于超高压变电站，其拥有容量大、电压高以及出现回路数复杂等特点，是电力输送的重点枢纽。500kv变电站电气一次部分的设计主要包括500kv进线四回，其由200km进线两回以及300km进线两回构成，并且500kv进线四回分属四个独立的电源；110kv的馈出线八回，分别距离负荷端：40km、50km、60km、70km，并且每一个分别都为两回。变电站设置有四个主变单台，其规格为4×370MVA，系统按照无穷大为基准进行考虑[2]。

（一）对主接线的设计

500kv变电站电气一次部分最为重要的就是主接线的设计。电气一次部分所对应的主接线主要指的是由高压电器设备以及连接线连接而成的用于接受以及配送电力的线路。主接线能够清楚的反映出不同电气设备的相互作用以及相互连接方式，而且也能反映出线路个回路之间的相互关系，主接线是变电站电力系统部分接线的重要组成部分，主接线科学化的设计，能够有效地保障变电站电力系统的安全以及稳定，并且对配电装置的布置以及继电的保护等都能起到良好的保障作用[3]。因此，主接线的设计必须要满足稳定电力输送、电力调度灵活、便于养护维修以及经济实用等特点。

（二）对主变压器容量的选择

要想500kv变电站电气一次部分的设计方案得到科学合理的实施，主变压器的选择尤为重要，而且主变压器的容量对于变电站电气一次部分的运行有着重要的作用。若选择的主变压器容量不够大，那就无法有效的保障电力负荷的运转以及增长；而一旦选择的主变压器容量过大，就会增加变压器的空载损耗，无法达到节能降耗的要求。因此，变电站电气一次部分所要选用的主变压器要充分考虑到长期使用的电力负荷，一般来说，变电站主变压器的容量按变电站建成后5到10年的规划负荷为基础进行考虑，同时，在选择时还要假设其中一台主变压器无法正常使用时，其他主变压器还必须能够满足变电站供应电力负荷的60%到70%。在对500kv变电站主变压器进行选择的时候一般选择的是容量为370MVA，型号为SFPZ-370000/500的变压器。

（三）3/2断路器接线

3/2断路器接线就是在每3个断路器中间送出2回回路，一般只用于500kV电网的母线主接线。3/2断路器的接线方式中2条母线之间的3个开关进行串联，连成一串，从一串相邻的2个开关之间把元件引出来，也就是说这一串中的3个开关共有2个元件，中间的开关是共用的，相当于每个元件使用1.5个开关，因此，3/2断路器接线也称为半开关接线，它的的主要优点是：运行调度灵活，正常的时候，500kv电网两条母线和全部断路器运行，构成多路环状供电的形式；当对线路检修的时候，便于操作，当一组母线停止的时候，不需要切换回路，且对任意一台断路器进行检修时，各回路仍可按照原有的接线方式运行，无需切换；运行可靠，每一条回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。然而，3/2断路器接线的缺点是使用设备较多，投资费用大，继电保护接线较为复杂。

三、500kv变电站监控系统的设计

500kv变电站的监控系统主要是负责保障供电电网的安全稳定运行，以及节约500kv变电站的工程成本，降低造价。500kv变电站监控系统的实时监控保证了变电站的正常运作，并且相关信息获取之后后，对所得到的信息进行必要分析，并把得出的结论以直观的形式提交到监控系统的终端，为500kv变电站的管理者以及运行人员的决策提供重要的参考资料。

（一）监控系统的整体结构以及功能

在对500kv变电站进行设计的时候，必须要综合考虑多方面的因素，一般来说，监控系统的结构主要分为三层：首先，第一层设计为上位机，其主要是由500kv变电站控制的计算机以及组态软件共同构成，上位机一般位于监控系统的控制中心，设计方式为双机冗余；其次，第二层是PLC，安装在监控系统的控制室之内，设计方式为软冗余；最后是第三层，主要是由断路器以及隔离开关等设备组成，具体负责电压以及电流等参数的监控。500kv变电站监控系统中的主控计算机通过普通网卡与以太网进行连接，PLC则通过以太网的通信模块与以太网进行连接，借助TCP/IP协议完成两者之间的相互通信，

（二）PLC的选取

PLC是一种可编程逻辑控制器，以其稳定以及可靠的性能广泛应用于500kv变电站的监控系统之中，由于PLC编程较为简单，可以用指令或梯形图来进行编程，因此被用于监控变电站电气一次部分。在选取PLC的时候，要根据 I/O的点数进行统计，在实际点数基础之上保留20%到30%的备用量，以便于监控系统监控能力的扩充，方便实现实时监控。

（三）组态软件的设计

组态软件作为500kv变电站监控系统自动监控层的开发平台，必须要采取变化的组态方式构建自动监控系统。在对500kv变电站电气一次部分监控进行组态软件的设计时，要设计好监控的界面，监理PLC设备；创建实时监控数据库，使检测数据点与PLC中的数据对应起来；制作图形界面，以便于设备工作状态的显示以及报警等。

结语：

总而言之，对500kv变电站电气一次部分及其监控系统进行设计时，要保证设备运行时的安全稳定，对电气一次部分及其监控的设计进行研究，旨在监测变电站设备的正常运行，及时发现存在的隐患，通过数据的分析，从而实现500kv变电站电气一次部分及其监控系统的自动化。

参考文献：

[1]白鑫龙.500kV变电站电气一次部分及其监控系统设计[J].甘肃科技，2010，26（20）：67-70.

[2]赵雅斌.35kV变电站电气一次部分设计技术管窥[J].电子制作，2014，（24）：194.

[3]刘应胜，于洋重.500kV变电站电气一次部分及监控系统设计[J].广东科技，2012，21（15）：70，68.