110kV变电站综合自动化系统在实践中的设计与应用

摘 要：本文对于110kV变电站综合自动化系统的设计进行了研究，希望对于变电站的运行管理能够有所帮助。

关键词：110kV变电站；综合自动化系统；设计

Abstract: This paper studies the design of 110kV substation integrated automation system of substation operation management, hope to help.

Key words: 110kV substation; integrated automation system; design;

中图分类号：TU2

0前言

变电站综合自动化系统是实现电网自动化的重要基础之一，是满足现代化供用电的实时、可靠、安全、经济运行管理的需要，它通过计算机网络与企业信息管理系统实现了数据资源的共享。利用计算机强大的制表与分析统计能力，进行生产的成本核算，综合利用电能计费时的峰谷差，降低生产成本，提高经济效益。本文对于110kV变电站综合自动化系统设计进行了研究，阐述了变电站自动化系统的设计方案，并且对于变电站综合自动化系统中电磁干扰问题进行了研究。

1、110kV变电站综合自动化系统设计

1.1 110kV变电站综合自动化系统

110kV变电站综合自动化系统就是指利用先进的计算机自动化技术、信息信号处理技术、现代电子通信技术，将包括测量仪、信号系统、继电保护、自动装置等在内的变电站二次设备经过功能的优化组合，以实现对整个变电站以及输电配电线路的主动监控、自动测量、自动控制、微机保护和调度通信等综合性的自动化控制。

110kV变电站综合自动化系统具备的功能综合化、结构微机化、操作监视视频化、运行管理智能化等特征，它的广泛应用一方面实现了电网的现代化管理，提高了劳动生产率，提高了变电站正常运行的可靠性；另一方面也通过对变电站二次系统的优化设计，节约了变电站的建设造价；同时，变电站的综合自动化系统利用计算机的高速计算能力和超强逻辑判断能力更方便地采集到齐全的数据和信息，提高了调度中心的全局监控和控制能力。

2、110kV变电站综合自动化系统对继电保护设备实施微机保护

110kV变电站综合自动化系统的创新设计的一个重点就是对变电站的二次

部分进行全微机化的优化设计，建立继电保护装置、防误锁装置、测量控制的装置、远动装置、故障录波的装置、电压无功测量装置、同期操作装置、在线状态检测装置等基于标准化和模块化的微机处理和设计制造，在设备之间采用高速的网络通信，以实现真正意义上的数据资源的共享。而在上述优化设计措施中继电保护设备的微机保护则是重中之重。

110kV变电站的综合自动化系统都采用三层分布式的结构，由综合的保护装置组成的间隔保护层是其关键部位，通过各个装置相对独立的工作，起着隔离变电站一次设备故障，保护设备的重要作用。间隔层要实现其对被控对象的保护功能，就要在系统发生故障时自动采取切断线路等措施，对继电断路器、隔离开关、变压器分接头调节、保护压板的投退等进行实质性的控制，使得各类保护装置具备故障记录、多套定值的存储、与监控系统及时通信等功能。

3、110kV变电站综合自动化系统的抗干扰能力

可以从两个方面抑制干扰源：一个是屏蔽，机柜和机箱采用铁质材料用来实现屏蔽功能，测量和微机保护所采用的互感器的一、二次绕组之间加设屏蔽层，实现屏蔽电场的功能。另一个是减少强电回路的感应耦合，三相线在同一电缆中，避免回路；安装设备时靠近接地体，减少高频瞬变漏磁通。接地是自动化系统抑制干扰的主要手段，接地手段往往和屏蔽相结合，在接地的时候要正确做好一次系统接地和二次系统接地，一般采用安全接地和工作接地的手段。隔离可以使干扰源减少侵入，一般可以采用输入模拟量、输入与输出开关量、强弱信号分电缆、信号电缆避开强电等方式。最后是电源的抗干扰，要避开直流和交流电源，可以采用安装隔离变压器、采用不间断电源UPS以及采用氧化锌压敏电阻等方法。

工程实例

2.1 某变电站概况

本变电站有110kV总降变一座，63MVA三相双卷自冷有载调压变压器三台，电压变比是115/10.5kV。电气主接线形式是110kV线路进线，总共分为3回进行，分别通过一台63MVA主变降压到10kV，10kV为单母线的接线形式为四分段接线，出线42回，1台主变带两段10kV母线，其余两台主变分别带一段10kV母线。每台主变6000kVar的容量。同时该站安装了2台550/10.5-80/0.4干式接地变压器兼站用变压器，每台接地容量为550kVA，站用变额定容量100kVA，各自分接在10kV母线上。同时还安装了两台容量为400kVA的消弧线圈，各自接在干式接地变压器中性点上。

2.2 系统的设计原则

①用综合自动化系统代替常规二次设备，应该将继电保护、测量、监视、运行控制、和通信集中在一个分布式系统中，代替常规的控制装置，全面提高可靠性和技术水平。

②接口要采用现场总线、串行口以及以太网等多种形式，实现兼容性设计，实现各种远方控制。

③系统设计的功能和配置应满足无人值班的总体要求。

④设计要服从电网调度自动化的总体设计，功能配置要满足电网运行的需要。

最后是系统要有着较强的可靠性和抗干扰能力，并且有着良好的扩展性和适应性，以及标准化和开放性能。

2.3 设计方案

1)远动与计算机监控系统

拟采用开放式分层分布结构，以以太单网为网络结构，用间隔层的测控单元实现控程网络，远动与计算机监控系统合用I/O测控单元。采用经过软件加固的windows系统，远动系统通讯规约采用IEC60870-5-104协议。将IEC60870-5-101标准用于TCP/IP网络。按变电站远景规模来配置站控层设备，按工程实际建设规模来配置间隔层设备。

2)GPS时钟系统

站内配置独立的GPS对时系统，时间同步系统宜输出IRIG-B（DC）、IPPS、IPPM或时间报文。

3)二次系统安全防护装置

要建立相应的防护体系保障变电站的安全运行，并配置相应IP认证加密装置，保证调度自动化信息的实时性、安全性、可靠性。

4)微机五防闭锁功能:通过监控系统来实现全站的防误操作闭锁功能

2.4 自动化设备配置

1)间隔层配置：间隔层配置采用模块化结构，就地分散布置，主要配置包括测量输入部件、遥控输出部件、就地显示和手动控制部件以及网络通信接口部件，用以实现数据采集和处理、同期、防误操作闭锁、自动低压低频减载、同步对时和10kV设备保护测控一体化装置及就地监视和手动控制功能。

2)站控层配置：采用双机配置、主备通道、双口调制解调器及防雷保护器为远程终端，应当支持各种RTU远动规约，满足直采直送，直接从以太网上获取数据，实现远程诊断和维护等功能。满足无人值班管理的要求，并且支持多种通讯协议。要配置一台高性能工控PC 机，以windowsNT 为操作系统，充分利用该系统占先式、实时多任务和多线程的优点，实现全过程控制的当地监控。

3)网络配置设置：传输通道用以太单网来设计，每个间隔层设备信息直接上传至以太网中，保障各个间隔层相互独立，配置足够的交换机，并且保证有冗余。同时，交换机必须有着高可靠性来保证通信不中断。

总结

110kV变电站综合自动化系统的应用,使得变电站的自动化水平和信息化水平都得到吧提高,实现了对变电站电气设备的实时监控，达到无人值班或少人值班的要求和变电站运行记录自动化，充分利用先进的网络技术实现了“四遥”,促进了工作效率的提高和管理水平的进步,为其他矿井变电站综合自动化改造提供了宝贵的经验。

参考资料：

[1]张笠．浅谈发电厂变电站变电装置设计的几点要求[J].中国电力电网月刊，2007，3（2）：71~88．