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基于110kV综合自动化变电站的电气二次设计

基于 110kV 综合自动化变电站的电气二次设计 摘要:本文介绍了 110kV 综合自动化变电站的特点,指出继电保护、跳合 闸操作、防误闭锁、供电方式、四遥功能、小电流接地选线功能等方面的变电站 综合自动化系统和电气二次设计的要求。 关键词:110kV;综合自动化;变电站;电气;二次设计 一、引言 目前,有关变电站的电气二次设计的思维与理念出现了不断发展、更新,在 这个背景下, 原本以传统面向功能为主的变电站二次电气系统设计模式已经开始 朝着面向对象的设计模式发生演变。 经过笔者的总结,电气二次设计过程中,相对整个变电站电力运行系统,某 一个参数或设备不再是重点考虑的范围,而是把设计的目的确定为:为满足某一 设备保护、监控、测量、计量在内相关功能有效实施的综合性装置,确保特定性 功能可以顺利进行。 设计目的的重新界定对于实现整个系统分布式、开放性特征 起到了良好的推动作用。 总之, 电气二次设计是整个综合自动化变电站运行的可 靠与稳定的重要保障。下文就是对以上几个问题的具体分析与讨论。 二、综合自动化变电站的特点 综合自动化变电站是在变电站的二次设备之中应用了现代网络技术, 利用现 代网络技术进行了变电站功能的重新组合,以实现信息共享、对变电站运行状况 进行自动化监控与协调的综合性良好的装置。综合自动化变电站把保护、控制、 通信等功能进行了有机的融合按照一定的功能划分对设备的结构进行组装, 对电 力系统中设备的运行实现了智能化管理,对变电站中的数据资料进行了统一管 理,有效控制了对电力设备的投资,大大减少了电力系统的占地面积。综合自动 化变电站在正常运行的过程中, 具有良好的抗干扰能力,且保证正常运行的可靠 性也极高,为变电站的调试、运行、施工、维护以及管理等提供了便利。随着变 电站中的设备向着高新技术的方向发展, 对操作人员的专业技术水平也提出了更 高的要求, 并对变电站运行过程中出现的异常情况进行详细的记录,为变电站的 运行维护提供详细的数据资料,从而保障变电站的正常运行。 三、变电站综合自动化系统和电气二次设计的要求 (一)继电保护 继电保护是变电站运行过程中不可或缺的重要组成,离开了继电保护,变电 站是无法正常运行的。 因此, 必须在变电站正常运行的过程中对保护单元中做好 独立的监控系统设置。这样一来,如果变电站综合自动化系统中的软、硬件出现 故障,不能正常运行时,继电保护所处的单元还能够再正常的运行。现阶段,电 力系统中存在的形式多样的综合自动化系统与变电站中的一次设备相比较而言, 都存在着保护测控装置,例如线路、电容器、变压器、母线接地线等设备。保护 测控装置能够对变电站中的间隔层中存在的电压和电流等进行检测,通过内部 CPU 来对变电站中的间隔层进行保护。 变电站中的电气二次设计, 保护单元需要进行详细的考虑,还需要将电气一 次设备和电气二次设计中的某一功能进行配置, 从而对保护装置、 容量进行选择。 (二)跳合闸操作设计要点分析 在综合自动化系统的应用背景下,从跳合闸操作的角度出发来看,110kV 变 电站所对应的隔离开关、插座、断路器操作、以及接地刀闸操作均实现了其远程 摇控性,最终建立在二次回路的基础之上,确保操作的正确性、可靠性。从这一 角度上来说,跳合闸操作状态下,电气二次设计的核心目的在于:如何可靠且合 理的设计操作机构, 确保在综合自动化系统运行状态下,所发送跳合闸弱电信号 能够实现与跳合闸线圈强电回路之间的对立性电平转换。结合实践工作经验来 看,对于 110kV 电压等级变电站而言,要求面向断路器配置与之相对应的操作 箱,并独立运行。 (三)防误闭锁设计的重点分析 电气防误闭锁回路的闭锁主要通过相关设备的辅助接点连接来实现的, 这种 现场电气联锁技术需要将大量的二次电缆接入到电网中, 有着及其复杂的接线要 求,在实际运行和维护的过程中往往出现很多问题,且辅助接点可靠性差;其防 误功能随二次接线而定,不宜增加和修改。微机、防误闭锁是通过用软件编写断 路器、隔离开关、接地刀闸问的操作闭锁规则,将现场大量的二次闭锁回路变为 电脑中的“五防”闭锁规则库,实现了防误闭锁的数字化,并可以实现以往电气闭 锁不能完成或者难以实现的防误功能,所以具有智能化程度高、功能齐全、操作 简单、扩充方便等优点。 (四)电站备自投所采取的供电方式 对于 110kV 综合自动化变电站而言,现阶段由于技术条件的限制,变电站 备自投所采取的供电方式可以选取以下两种方案: 方案一是母联分段供电方式。其核心思路在于:在分段开关处于断开状态的 前提条件下,由工作电源分别面向设备进行供电。在整个供电作业过程当中,两 个电源相互属于备用关系状态。 方案二是双进线向单母线进行供电的方式。其核心思路在于:1#线路进行进 线作业,2#线路则作为备用线路。 实践工作当中, 多将方案一称之为暗备用方式,而将方案二称之为明备用方 式。对于 110kV 电压等级变电站而言,在充分考虑综合自动化系统运行特性的 基础条件下,变电站备自投装置设计方案的选取需要结合电压、电流、断路器位 置信号等因素进行综合考量。同时需要遵循的基本原则是:110kV 综合自动化变 电站电气二次设计的主要任务是选取合适的各自投装置和备投方式, 设计装置与 PT、CT、断路器辅助接点的电缆连接。 (五)四遥功能 四遥功能是变电站最基本的功能,在此基础上,变电站发展出来其他功能。 在网络技术的支持下, 四遥数据也实现了共享。综合自动化系统不仅能够对数据 信息进行采集和分类, 而且还能将收集到的数据信息传递给变电站中的后台和负 责调度的部门之中。 在电气二次设计的过程中, 需要对四遥功能中的能够对变电站正常运行和检 修等操作有帮助的部分进行考虑,在数据信息的收集、分类、上传的过程中需要 四遥功能的哪些部分辅助以及电气二次设计中的哪些测控装置能够与二次电缆 相连接等。 (五)小电流接地选线功能 对于现在世界上存在着的大多数综合自动化的生产厂家, 小电流接地选线都

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