浅析当前无人值守班电站设计

摘要:当前的变电站运作为了节约人力资源，越来越多的采用无人值班模式。为了保证无人值班变电站能可靠、安全运行，就变电站设计中的一次设备、二次设备的选择、控制和通迅方式以及管理功能的设计等提出自己的看法和建议。为无人值班变电站设计提供一些建议供大家参考。

关键词：无人值班 变电站监控

1、简化接线

当前随着经济的快速发展，变电站数量也在急速的增多，而运行人员的数量并不能同比例的增加，所以越来越多的变电站采用无人值班的模式。无人值班变电站一次接线的设计要尽量简化。因为无人值班变电站一般都是将常规变电站中一些工作，如断路器控制、有载调压主变压器的调压等转移到调度端进行，而调度端要控制的变电站又比较多，如果无人值班变电站的一次接线搞得太复杂，势必要加重调度人员的工作量，容易造成误操作，给电网造成重大损失。高压侧电源进出线较少的联络变电站及终端变电站的一次接线一般不太复杂，可设计成简单清晰的单母线或桥形接线，运行很方便。

2、合理选择一次设备

出于无人值班变电站正常运行时无人到现场监控运行，因此变电站的一次设备应选用质量可靠、检修周期长的设备。35kV及其以上电压等级的断路器可尽量采用SF6断路器，35kv以下电压等级的断路器可采用真空断路器。靠近城区的变电站为了减少占地面积可采用气体绝缘组合电器设备（Gas Insulated Switchgear） 。为了避免噪音干扰周围的群众，主变压器应采用低噪音自冷变压器，并选用安全可靠的有载调压开关。电压互感器应尽量采用电容式，站用变压器应选用干式变压器。站用变压器如果选用油浸式，布置应在室外，距离配电室要有一定的防火距离。

3合理选择二次监控保护方式和设备

3.1变电站的监控与保护

无人值班变电站的监控与保护应选用综合自动化设备。目前选用这种设备有两种方式:一种是监控和保护分别由两个厂家提供再组合成综合自动化，监控和保护相对独立;另外一种是监控和保护由同一厂家提供，见图1。这两种方式的监控和保护之间的联络都可以通过控制电缆和通信接口进行联络。前一种比较适合旧站改造，也可用于新站建设)，缺点是监控生产厂家和保护生产厂家之间缺少联系，容易造成监控和保护之间通信不匹配，不能通过通信接口进行联络，只能用控制电缆联络，造成投资增大，部分遥调功能不能实现。例如赛西公司生产的监控系统和南自厂生产的保护系统通信不匹配，会造成不能远方调出保护定值和更改定值，给运行造成不便，此外，它的接线大量外引容易受到干扰造成误动，因此新变电站建设时建议选用后一种方式，即监控和保护系统采用同一家厂家的产品。为了保证监控系统出问题时任然可以操作断路器，应在现场加装一套手动控制的分、合闸控制开关，并且采用小开关进行远方和就地控制切换。建设新的无人值班变电站站时，其保护应全部使用微机保护，并应装有串行通信接口，以便和监控通过通信电缆联络，将保护动作的信息传送到监控主机。为了避免干扰，控制电缆应选用带屏蔽的控制电缆(如KVVP型电缆)。

圈1监控和保护相对独立模式

3.2合理考虑变电站的同期

应尽童避免在无人值守变电站进行同期操作。如果必须在无人值守变电站进行同期操作，应采用捕捉同期装置，并按间隔分散配置。也可采用非同期闭锁合闸方式，如图2，即在合闸回路申接一个同期接点，当监控发出一个合闸脉冲以后，这个合闸脉冲保持一定的时间，如果同期合闸成功，合闸脉冲立即返回，如果不能同期则脉冲保留一定的时间后也返回，给出一个合闸失败的信号。

图2合闸回路图

3.3合理选择“四遥”量

信息量的选择并非越多越好，特别是遥信的选择可以适当的简化，建议可以考虑将线路同样的部分保护信号，如重合闸动作、后备保护动作、装置故障及电源故障等的遥信量并在一起，采用保护总信号的方式，这样既可以及时掌握现场情况，又能节省主站的容童及处理时间。遥测量在选择时，凡能通过计算得到的应简化。如主变压器电流的采集，知道了两侧电流，第三侧的电流量就不必采集而可以用计算的方式获得。为随时监视系统的绝缘情况，还应测量母线相电压，随时看到系统的运行情况，及时发现小电流接地系统的接地状态。遥控量的选择除对断路器控制外，应另设一路遥控作为通道检测用。

3.3.1模拟量的采集

应采用质量可靠、精度高的交流变送器或直流变送器模拟量转换成弱电信号，然后送到监控主机进行A/D转换。

以220kV变电站（三侧电压分别为220kV，110kV，10kV）为例选择采集的模拟量有:

(1)220kV线路的P(有功功率)，Q(无功功率)，I(电流):

(2)110kV和10kV线路的P，I;

(3)10kV电容Q;

(4)主变压器高、中、低压侧的P，Q，I;

(5)220kv，110kV，10kV母线电压:

(6)站用变压器及直流系统电压;

(7)220V，110kV母线频率;

(8)主变压器温度;

(9)主变压器有载调压档位.

3.3.2遥信量的采集

应采集所有断路器的位置信号，隔离开关一般采集主变压器中性点刀闸信号及反映倒闸操作和运行方式的隔离开关和电动机构的隔离开关(含接地刀闸)的信号，当有计算机防误闭锁功能时应采集主接线的全部隔离开关(含接地刀闸)及手车位置信号，还应采集一些闭锁信号、保护动作信号、越频信号，以及一些火灾信号等。保护信号应尽量采用串行通迅接口，断路器及刀闸信号以及一些现场采集的闭锁信号可采用控制电缆传送。为了避免干扰，遥信可采用220v强电传输，传到主机后利用强电光耦转换成计算机可接受的弱电信号。

3.3.3电能量的采集

采集线路的有功电能、主变压器三侧有功电能、电容无功电能。一般选用带有串行接口的多功能智能型电能表，通过串行接口将电能量传输到监控主机。

3.3.4遥控量的采集

遥控全部断路器、主变压器中性点刀闸以及需要进行倒闸操作的隔离开关。

3.3.5遥调量的采集

对主变压器有载调压开关进行升降调节，并有紧急停止的控制。

3.4直流系统

由于是无人值班，直流系统应选用微机全自动化充放电直流系统。电池采用免维护蓄电池，如采用相控整流的充电装置应装有两套互为备用的充电装置，如采用高频开关电源时整流模块应按n+1备份。直流系统应装设通信接口，将直流系统的告警信号通过通信传到主机。也可引出信号接点，以便通过控制电缆传到监控主机。

3.5监控主机及后台机电源

监控主机的电源有交流和直流两种。设计应尽量采用直流220v电源，这样可以避免全站失压时造成监控瘫痪。如果监控主机电源为交流220V，应加装一套在线UPS，正常运行时由交流供电，全站失压时将直流电源转换成交流220V电压供监控主机。变电站内的后台机电源设一台不停电时间为20一30min的UPS电源，也可采用逆变电源的方式将变电站直流系统的220V电压供给后台机及监控主机，这种方式是最可靠也最合理，应是首选方式。

4合理选择通信方式和远动

通道远动通道指的是远动终端机、调制解调器及与之相联系的传输通道的总和。它是整个远动系统的重要组成部分。目前可采用的通道有复用电力线载波通道、一点多址微波或扩频通道，有条件的也可采用光缆通道。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。