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農網(wǎng)35kV變電站綜合自動化設計方案
【摘 要】介紹了農網(wǎng)35kV變電站綜合自動化設計方案、設備選型、技術要求及運行分析，為農網(wǎng)建設中的35kV變電站提供了一套可行性模式，具有一定的實用性和推廣意義。
【關鍵詞】農網(wǎng)改造 綜合自動化 設計
一、35kV變電站綜合自動化設計原則
隨著農村電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，對于農網(wǎng)35kV變電站實行綜合自動化及無人值班已成為縣級電網(wǎng)自動化發(fā)展的方向，國家電力公司推行的兩網(wǎng)改造中，35kV變電所的規(guī)范設計對農網(wǎng)建設起到重要作用。根據(jù)國家電力公司《農村電網(wǎng)建設與改造技術原則》第4章《35kV輸變電工程》、《35~110kV變電所設計規(guī)范》的規(guī)定，35kV變電站設計原則如下:
1.針對農村用電負荷分散，供電可靠性相對較低的特點，以及節(jié)約用地的原則，從規(guī)控制投模入手，采用先進設備，以減少一次性投入和長期運行費用考慮，應推廣使用保護，測量和控制一體化設計，采用分層分布式結構，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動化設計方案。
2.考慮到供電質量與供電可靠性，設計成無人值班變電站。
3.預測10年負荷發(fā)展需求，主變至少按兩臺考慮，選用低磁密，低損耗，節(jié)能型有載調壓變壓器。
4.考慮到變電站設備滲油問題，在設備選型方面，優(yōu)先選用先進國產和進口設備，以提高供電可靠性，降低運行費用。
5.考慮到節(jié)約土地，節(jié)省資金，便于維護高壓設備均采用戶外裝置。
二、35kV變電站設備選擇
1.電氣主結線。35kV母線采用單母線運行方式，一進一出兩條35kV線路組成，進線極不加保護，出線側設線路保護，10kV母線采用單母分段形式，6回10kV出線。
2.電氣設備。主變壓器設主變1#、主變2#，先設1#，選低耗，節(jié)能有載調壓變壓器; 35kV進出線均配置獨立式CT; 35kV開關和10kV開關均采用SF6開關，全站電容補償按主變容量的10%考慮，分兩組裝設，由10kV開關控制。
3.站用變。站用變選S9-50/35/0.4直配變一臺，供微機運行裝置及二次保護電源，作生活照明及檢查、試驗電源。
4.直流系統(tǒng)。采用和集控屏配套的整流設備，輸出電壓為220V，24V作為35kV及10kV控制保護電源，屏內設儲能電容作為35kV及10kV開關備用分合閘電源，同時配置UPS不間斷電源作為備用電源。
三、綜合自動化系統(tǒng)總體設計
35kV變電站綜合自動化設計，依據(jù)《縣級電網(wǎng)調度自動化功能規(guī)范》，采用集繼電保護、遠動控制、小電流接地選線、設備程序自檢測、診斷、事故及故障信號檢測等功能為一體的系統(tǒng)配置方式。
1.自動化系統(tǒng)結構與配置
變電站自動化系統(tǒng)包括變電站測控保護系統(tǒng)，當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。測控保護系統(tǒng)完成綜合自動化功能，同時還通過通訊網(wǎng)完成與當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、遠方調度主站，智能直流屏、智能電度表屏、微機“五防”系統(tǒng)，通訊電源的信息傳送。
變電站綜合自動化系統(tǒng)采用屏式結構以通訊為核心，以總線形式把各功能單元聯(lián)成一個完整系統(tǒng)。設置調試窗口，可備有后臺機、GPS時鐘及與交直流屏、智能電度表的通訊接口，微機防誤閉鎖系統(tǒng)。自動化系統(tǒng)裝置的電源由交流220V主供，直流220V備用，裝置本身具有交直流電源自動切換功能。
2.自動化系統(tǒng)技術設計
2.1系統(tǒng)技術特點:
①采用分層分布式結構，以電氣單元為配置對象，進行分散、組合安裝。單元中采用雙CPU結構，保護與測控功能相對獨立，測控及通訊網(wǎng)故障不影響保護功能運行。
�、诓捎媚K化設計，使各裝置相對獨立，某一裝置故障不影響其它裝置運行。
③保護、測控一體化、簡化二次接線，減少RT、CT負載，節(jié)省投資、方便維護。
�、軠y量采用交流采樣技術。
�、荼Ｗo、測控交流電流回路分開接入，各測控保護裝置可手動控制及顯示斷路器位置。
�、奕珴h化屏幕液晶顯示測控保護信息，具有友好的人機界面，可進行參數(shù)設置，實時數(shù)據(jù)顯示，本地遙控操作，信道監(jiān)視等。
�、吣苓M行遠程維護，實現(xiàn)遠方故障診斷，參數(shù)整定等。
2.2系統(tǒng)技術功能。具有繼電保護、控制、信號、測量、數(shù)據(jù)遠傳、低周減載、同期操作、小電流接地選線、備用電源自投、電壓并列、計算分析及當?shù)乇O(jiān)控等功能，有較高的運行可靠性和較強的抗干擾能力，能進行自診斷、自恢復功能、遠方診斷能力，故障錄波、防誤閉鎖、防火、防盜監(jiān)控功能，可實現(xiàn)變電站無人值班。
2.3系統(tǒng)與主站聯(lián)系。通過一點多址，光纖或音纜等通訊方式組成主備兩道接入調度端，數(shù)據(jù)由兩條通道同時發(fā)送，主站選擇數(shù)據(jù)接收、通報自動切換和故障報警。系統(tǒng)與主站具有可靠完善的數(shù)據(jù)接口。
2.4系統(tǒng)監(jiān)控設計，采用光電隔離板及驅動接口子系統(tǒng)，每個單元都有一個經(jīng)光電隔離的串行通信RS232口和422/485接口、通過后臺機調制解調器、網(wǎng)卡與遠方調度進行通信。整套系統(tǒng)具備“四遙”功能。能夠進行電能脈沖采集、處理、遠傳，并能采集遠傳直流電源系統(tǒng)報警信號，具備完善的監(jiān)控報警系統(tǒng)與事故及故障信號檢測系統(tǒng)。友好的人機界面，可使遠方調度直觀監(jiān)視變電站運行情況，方便遙控、遙視操作。
2.5電度量采集的設計全部電量的測量采用交流采樣獲得，采樣元件為精密電壓、電流傳感器，可測電壓、電流、無功、有功、功率因數(shù)(cosφ)、頻率等。
2.6中央信號單元箱的設計每個中央信號單元箱可輸入8個模擬量、8個遙信量，可自動記錄事故的時間、性質、動作值，以及站內喇叭、警鈴的控制，還可代替光字牌顯示變電站各種運行信息。
2.7微機保護的設計
考慮到節(jié)省投資，采用系統(tǒng)保護與遠動監(jiān)控系統(tǒng)合為一屏，其中35kV、10kV線路采用帶時限過流和速斷保護，通過負荷定值，實現(xiàn)負荷監(jiān)控，考慮到10kV母線電壓補償，10kV電容器采用過壓、欠壓、過流保護; 主變采用速斷、重瓦斯為主保護，過負荷、輕瓦斯、過溫發(fā)信號為后保護。
遠方投停保護與遠方復歸保護動作信號，可進行故障錄波，實現(xiàn)遠方查詢、修改，下發(fā)保護定值。
微機保護系統(tǒng)設有可靠的數(shù)據(jù)接口和通信規(guī)約，保護保證信息被主站接收。
2.8系統(tǒng)通訊設計
系統(tǒng)通訊主要完成各相關裝置及主站間的數(shù)據(jù)采集的傳遞，是變電站綜合自動化的中樞，包括人機對話、通訊管理、數(shù)據(jù)庫管理、規(guī)約處理和系統(tǒng)檢測等功能，可進行現(xiàn)場控制和維護。
變電站綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展方向為采用TCP、IP+IEC60870-104或IEC871-6TASE.2模式。傳統(tǒng)的遠動信息傳輸串行接口(RS-232C)加調制解調器(MODEM)方式，不僅是對通道帶寬資源的浪費，而且數(shù)字—模擬—數(shù)字二重轉換在技術上也不合理，既增加設備費用，又降低了傳輸可靠性。所以系統(tǒng)可采用IEC60870-5-104的傳訊信息傳輸，并通過RTU撥號上網(wǎng)，采集實時信息，進行遠程維護，具有顯著的經(jīng)濟效益以及消除了數(shù)據(jù)轉發(fā)造成的時延; 另外為與外界保證通訊暢通、可靠、應裝設程控電話二部。系統(tǒng)通訊設施，還應有安全可靠的防雷接地措施。
四、變電站綜合自動化的運行分析
1.減輕值班人員的工作量，值班員定時抄表、計算電量、負荷率、力率變?yōu)辄c擊鼠標，頃刻完成。
2.與常規(guī)站相比，節(jié)省近一半投資，節(jié)約1/3占地面積，建設工期縮短，節(jié)省了資金。
3.設備運行可靠“四遙”功能可觀察負荷情況、電量指數(shù)，判斷故障性質，進行遠方操作，同時為安全運行分析提供了可靠的依據(jù)。
4.檢修設備、維護設備方便，減輕了勞動強度，提高了工作效率。
5.減少誤操作，降低事故率，提高供電可靠性。
6.自動化程度提高，減少中間環(huán)節(jié)，提高安全生產水平。
7.可以讓更多的變電運行人員從事其生產經(jīng)營，為減員增效、下崗分流提供了條件。
8.35kV變電站采用具有先進技術和完備功能的綜合自動化設計，不僅在技術上追求完美，在設備選型上還要注重產品質量以及良好的售后服務。
9.在農網(wǎng)建設中，新建的35kV變電站應以綜合自動化無人值守為模式，確保一步到位，切莫邊建邊改。
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