浅谈无人值班变电站的设计方案

Design Plan of Unwatched Transformer Substation

Pei Yinding

（Linfen Electric Power Supply Company，Linfen 041000，China）

摘要：本文介绍了对新建变电站实现无人值班的电气设计，变电站综合自动化装置的设计原则和系统的结构设计要求，就综合自动化系统结构、监控功能、继电保护装置、变电站的交直流系统等其它相关设备等做了详细介绍。

Abstract： This paper presented electrical design of unwatched transformer substation, design principles of integrated automation equipment and structural design requirements of system, and introduced related equipment such as integrated automation system structure, supervisor control function, protective relying equipment, AC /DC power systems.

关键词：变电站 无人值班 综合自动化 设计

Key words： transformer substation；unwatched；integrated automation；design

中图分类号：TM7 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0027-02

0引言

当今，社会各行业的发展日新月异，我们电力行业也不例外，需要尽快建设一个高度可靠，有效可控现代化的供电网络。现代化电网的供电特点是：用电性质重要，负荷密度越来越大，为适应其发展，必须加快电网建设，不断提高劳动生产率，做到减人增效，提高电网的自动化水平。随着调度自动化的深入和电网调度管理水平的提高，无人值班变电站的建设已成为我国电网调度自动化深入发展的必然趋势。无人值班变电站有以下一些重要特点：①无人值班变电站具有遥控、遥测、遥信、遥调的功能，其遥控具有较高的可靠性，是保证电网安全运行的有效措施，由于遥控操作由调度员或专业操作员直接执行，意图明确，无中间环节，因此误操作率大大减少。②无人值班有明显的经济和社会效益：a）由于占地小，深入负荷中心缩短配电线路，降损效果好。b）可减少变电运行人员，提高供电企业劳动生产率。c）节约占地，约为常规站的1/5-1/8的面积，防污秽，减噪音，美化环境。设置无人值班变电站，其综合技术指标明显提高。③无人值班变电站设备整装性强，联调性好，建设工期短，见效快。建设无人值班变电站不仅是电网建设发展的需要，也是经济建设的需要。无人值班变电站是一项涉及变电一次、二次设备、通讯系统、调度自动化系统、变电站的操作方式、消防保卫和运行管理方面的综合性系统。下面，我就谈谈无人值班站的设计和选型。

1变电站主接线及设备选型

1.1 为减少变电站运行中频繁的倒闸操作，无人值班站电气主接线应尽量简化。对于新建站宜采用以下二种电气主接线：方案一：220kV变电站：220kV、110kV为双母线标准接线，35kV为单母分段接线。方案二：110kV变电站多采用内桥接线或单母分段接线，35kV、10kV采用单母分段接线。

1.2 对于新建站一次设备的选择是保证变电站安全运行和供电可靠的基本条件。只有所有设备均能稳定可靠运行，才能减少日常设备巡视及维护工作量，才能体现无人值班变电站的社会效益。从运行维护和消防的角度出发，最好选用性能好、维护工作量小的设备。具体建议如下：①断路器。主张选用“无油化”设备，减少运行维护工作量及消防工作。110kV及以上等级可选用SF6断路器或SF6组合电器（GIS)。35kV、10kV断路器可选用维护少的真空或（SF6）断路器。②隔离开关。隔离开关一般不进行遥控。但比如主变中性点隔离开关、GIS隔离开关、对侧有电源的联络线路隔离开关要求遥控时，隔离开关要具备电动操作机构。③变压器。选用优质的低噪音、低损耗、节能型的自冷主变压器，当主变需选用有载调压时，应具有可靠的有载调压装置。站用变则选用维护少的干式变压器。

2新建无人值班变电站的设计

对于新建变电站，推荐采用变电站微机综合自动化系统。从变电站整体出发，统一考虑保护、监测、控制、远动、直流和五防功能。实施变电站自动化，可以避免数据的重复采集，做到数据和信息的共享，能方便监视和控制变电站内各种设备的运行及操作。总结分析新建无人值班站二次系统的设计，应坚持以下原则：

2.1 变电站综合自动化系统的结构设计变电站自动化系统一般分为以下几种类型：集中式系统、分布式系统、分层分布式系统。

2.1.1 分层分布式系统：在电压等级较高、可靠性要求高的变电站中，一般采用分层分布式结构的系统。分层：分为变电站层、保护测控单元层。分布：保护测控单元按分布式配置。对于10kV及以下电压等级的二次保护设备，将单元装置就地安装在开关柜上；其余高压线路和变压器保护采用集中组屏结构，保护屏安装在控制室，通过现场总线与通信管理机通信，由通信管理机和后台机构成变电站层。当系统任一设备故障时只影响局部，其它设备仍能正常工作，具有较高的扩展性和灵活性。各单元之间连接仅为网络线，可节省大量的二次电缆，减小主控室的面积，节省投资。

2.1.2 分布式系统和集中式系统：分布式设备通常以一台主变或一条馈线为单元装置。通常按功能不同分为监控、保护两部分，可分开设置为监控模块与保护模块，也可将线路保护装置加上测量功能，并将控制回路也放于保护装置内，这样仅一个单元模块也能完成对一条线路的控制。

2.2 变电站综合自动化系统的功能设计

2.2.1 变压器保护测控功能差动保护功能、后备保护功能、非电量保护功能；测量功能包括以下信息：电压、电流、功率、功率因数、频率；主变压器分接头位置及调压控制；控制功能：实现主变压器各侧断路器的分合操作。

2.2.2 线路保护测控功能保护功能实现距离、接地、速断、过流、低频减载保护、重合闸，保护种类可根据实际情况方便地取舍，定值根据实际要求进行修改； 测量回路可测电压、电流、有功、无功；控制功能：断路器分合控制设计有就地分合按钮和站级测控主单元遥控按钮。

2.2.3 电容器保护测控功能保护功能可实现电流、电压、不平衡电流、不平衡电压保护； 测量功能：可测回路的母线电压、电流、无功功率；控制功能：断路器分合控制及无功电压综合控制。

2.2.4 备自投装置：一主一备方式或进线变压器组方式进行投入。分段（进线）开关自投功能：备用电源自投、分段（桥）开关电流保护、联切负荷功能。

2.2.5 公用设备测控单元：对站内公用设备及部分非电量设备的实时数据进行采集和控制，包括站用变交流系统、直流系统、温度、火警、控制器信号等。

2.3 当地监控系统单元功能当地监控系统是基于PC机，运行于Windows多窗口系统上当地后台控制系统。由PC机、打印机、外设接口等构成，供变电站控制使用。①数据采集和处理：采集全站各种模拟量、状态量、电度量，并以图形表格方式显示记录；事件顺序记录，打印；实时数据统计；随时调出实时数据库和历史数据。②图形功能：提供电压棒图、负荷曲线、系统接线等画面。③报表系统：报表编辑的在线生成和修改；灵活的制表功能，可轻松地生成各种报表、打印。④控制操作：断路器的分合闸操作，有载调压分接头的调节操作，站内电动隔离开关的分合，主变风机启停，PT切换，站用变自投切。⑤保护管理功能：获取保护设备的运行情况、故障动作信息、自检信息、获取保护运行定值、修改保护定值，信号复归。⑥告警功能：开关变位告警；保护动态告警；测量越限告警；设备异常告警；画面闪烁，自动弹出告警画面，且伴有音响告警。

2.4 通讯管理单元功能它是变电站综合自动化系统的通信枢纽，协调系统各设备单元的数据、命令交换、收集变电站不同类型的实时数据、以不同规约、不同通信媒介向控制站转发，同时也接受来自控制站的下行命令、转送至各设备单元；收集设备各单元的数据信息，转发至主控端；接受主控端控制命令，转送至相应单元设备；监视各单元的运行状态，发现异常时上传告警。

2.5 变电站的二次设备除自动化设备外，一般还有交直流设备和电能计量装置。①直流系统。为减少维护量，直流系统一般采用免维护电池和微机充电模块、微机监控装置，自动化系统对于直流系统的监测可通过彼此微机接口之间的通讯实现，不必直接去采集模拟量、信号量等。②交流系统。一般仍采用常规模式，利用综自站用变测控装置实现交流回路的测量及遥控。③由于电能计量的特殊性及重要性，一般配备全电子多功能电度表进行计量，可同时计量有功、无功电量，并能分时计量，表计具有并行通信接口及负荷控制接口，可实现远传。

2.6 站内防火、防盗、视频应装设火灾报警装置一套，发当地和远方火灾报警信号，分别在监控室及高压配电室设离子感烟、感温探头；在设计时安装脉冲电网或周戒报警，并将信号传至站端后台并远传；另应安装视频，便于在远方粗略巡视变电站。

3通信通道

通信通道也是很关键的技术设备，对于无人值班变电站，站内所有的信息量都要通过通道发送到地调或集控站并接受地调或集控站的命令，一主一备两个通道，才能保证调度主站与变电站之间信息通信畅通，否则，调度主站只能成为“瞎子”。

3.1 电力载波：在电力系统的早期基本使用这种方法，因这仅仅需要一个电力载波机和结合滤波器就可以了，其特点方便、简单、经济，但其缺点是易损坏、抗干扰能力差、传输距离短而渐渐地被微波和光纤所取代。

3.2 光纤：特点是保密性好，抗干扰能力强，信号衰减小，通信容量大，产生误码少，不怕雷击，敷设方便，基于以上特点，它成为电力系统中较好地通道。目前，我们多数以光纤为主通道，配以载波为备用通道。

4结束语

变电站实现无人值班，是一项依靠科学技术进步来达到“减人增效”，提高企业劳动生产率的重要举措。同时，也提高了设备的健康水平，保证电网安全运行。特别是对于新建无人值班站采用无油化设备及综合自动化技术，可以减少占地面积，将先进的微机技术应用于变电站的运行管理，使我们的企业管理水平上了一个新台阶，这是供电企业向一流企业冲刺的必要条件之一，也是提高电网安全运行的有效途径之一。

参考文献：

[1]黄益庄.变电站综合自动化技术，中国电力出版社.

[2]杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势,电力系统自动化.

[3]熊锐，卞荣.实现变电站综合自动化及无人值班的体会.电力自动化设备.