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農(nóng)網(wǎng)35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案
【摘 要】介紹了農(nóng)網(wǎng)35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案、設(shè)備選型、技術(shù)要求及運(yùn)行分析，為農(nóng)網(wǎng)建設(shè)中的35kV變電站提供了一套可行性模式，具有一定的實(shí)用性和推廣意義。
【關(guān)鍵詞】農(nóng)網(wǎng)改造 綜合自動(dòng)化 設(shè)計(jì)
一、35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)原則
隨著農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)于農(nóng)網(wǎng)35kV變電站實(shí)行綜合自動(dòng)化及無人值班已成為縣級(jí)電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的方向，國(guó)家電力公司推行的兩網(wǎng)改造中，35kV變電所的規(guī)范設(shè)計(jì)對(duì)農(nóng)網(wǎng)建設(shè)起到重要作用。根據(jù)國(guó)家電力公司《農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造技術(shù)原則》第4章《35kV輸變電工程》、《35~110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，35kV變電站設(shè)計(jì)原則如下:
1.針對(duì)農(nóng)村用電負(fù)荷分散，供電可靠性相對(duì)較低的特點(diǎn)，以及節(jié)約用地的原則，從規(guī)控制投模入手，采用先進(jìn)設(shè)備，以減少一次性投入和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用考慮，應(yīng)推廣使用保護(hù)，測(cè)量和控制一體化設(shè)計(jì)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，組屏式或就地分散安裝式變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案。
2.考慮到供電質(zhì)量與供電可靠性，設(shè)計(jì)成無人值班變電站。
3.預(yù)測(cè)10年負(fù)荷發(fā)展需求，主變至少按兩臺(tái)考慮，選用低磁密，低損耗，節(jié)能型有載調(diào)壓變壓器。
4.考慮到變電站設(shè)備滲油問題，在設(shè)備選型方面，優(yōu)先選用先進(jìn)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備，以提高供電可靠性，降低運(yùn)行費(fèi)用。
5.考慮到節(jié)約土地，節(jié)省資金，便于維護(hù)高壓設(shè)備均采用戶外裝置。
二、35kV變電站設(shè)備選擇
1.電氣主結(jié)線。35kV母線采用單母線運(yùn)行方式，一進(jìn)一出兩條35kV線路組成，進(jìn)線極不加保護(hù)，出線側(cè)設(shè)線路保護(hù)，10kV母線采用單母分段形式，6回10kV出線。
2.電氣設(shè)備。主變壓器設(shè)主變1#、主變2#，先設(shè)1#，選低耗，節(jié)能有載調(diào)壓變壓器; 35kV進(jìn)出線均配置獨(dú)立式CT; 35kV開關(guān)和10kV開關(guān)均采用SF6開關(guān)，全站電容補(bǔ)償按主變?nèi)萘康?0%考慮，分兩組裝設(shè)，由10kV開關(guān)控制。
3.站用變。站用變選S9-50/35/0.4直配變一臺(tái)，供微機(jī)運(yùn)行裝置及二次保護(hù)電源，作生活照明及檢查、試驗(yàn)電源。
4.直流系統(tǒng)。采用和集控屏配套的整流設(shè)備，輸出電壓為220V，24V作為35kV及10kV控制保護(hù)電源，屏內(nèi)設(shè)儲(chǔ)能電容作為35kV及10kV開關(guān)備用分合閘電源，同時(shí)配置UPS不間斷電源作為備用電源。
三、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
35kV變電站綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)，依據(jù)《縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化功能規(guī)范》，采用集繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)控制、小電流接地選線、設(shè)備程序自檢測(cè)、診斷、事故及故障信號(hào)檢測(cè)等功能為一體的系統(tǒng)配置方式。
1.自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置
變電站自動(dòng)化系統(tǒng)包括變電站測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)完成綜合自動(dòng)化功能，同時(shí)還通過通訊網(wǎng)完成與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)方調(diào)度主站，智能直流屏、智能電度表屏、微機(jī)“五防”系統(tǒng)，通訊電源的信息傳送。
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用屏式結(jié)構(gòu)以通訊為核心，以總線形式把各功能單元聯(lián)成一個(gè)完整系統(tǒng)。設(shè)置調(diào)試窗口，可備有后臺(tái)機(jī)、GPS時(shí)鐘及與交直流屏、智能電度表的通訊接口，微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)。自動(dòng)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(dòng)切換功能。
2.自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn):
�、俨捎梅謱臃植际浇Y(jié)構(gòu)，以電氣單元為配置對(duì)象，進(jìn)行分散、組合安裝。單元中采用雙CPU結(jié)構(gòu)，保護(hù)與測(cè)控功能相對(duì)獨(dú)立，測(cè)控及通訊網(wǎng)故障不影響保護(hù)功能運(yùn)行。
�、诓捎媚K化設(shè)計(jì)，使各裝置相對(duì)獨(dú)立，某一裝置故障不影響其它裝置運(yùn)行。
�、郾Ｗo(hù)、測(cè)控一體化、簡(jiǎn)化二次接線，減少RT、CT負(fù)載，節(jié)省投資、方便維護(hù)。
④測(cè)量采用交流采樣技術(shù)。
�、荼Ｗo(hù)、測(cè)控交流電流回路分開接入，各測(cè)控保護(hù)裝置可手動(dòng)控制及顯示斷路器位置。
⑥全漢化屏幕液晶顯示測(cè)控保護(hù)信息，具有友好的人機(jī)界面，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，本地遙控操作，信道監(jiān)視等。
⑦能進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方故障診斷，參數(shù)整定等。
2.2系統(tǒng)技術(shù)功能。具有繼電保護(hù)、控制、信號(hào)、測(cè)量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)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(jì)算分析及當(dāng)?shù)乇O(jiān)控等功能，有較高的運(yùn)行可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力，能進(jìn)行自診斷、自恢復(fù)功能、遠(yuǎn)方診斷能力，故障錄波、防誤閉鎖、防火、防盜監(jiān)控功能，可實(shí)現(xiàn)變電站無人值班。
2.3系統(tǒng)與主站聯(lián)系。通過一點(diǎn)多址，光纖或音纜等通訊方式組成主備兩道接入調(diào)度端，數(shù)據(jù)由兩條通道同時(shí)發(fā)送，主站選擇數(shù)據(jù)接收、通報(bào)自動(dòng)切換和故障報(bào)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(shè)計(jì)，采用光電隔離板及驅(qū)動(dòng)接口子系統(tǒng)，每個(gè)單元都有一個(gè)經(jīng)光電隔離的串行通信RS232口和422/485接口、通過后臺(tái)機(jī)調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡與遠(yuǎn)方調(diào)度進(jìn)行通信。整套系統(tǒng)具備“四遙”功能。能夠進(jìn)行電能脈沖采集、處理、遠(yuǎn)傳，并能采集遠(yuǎn)傳直流電源系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)，具備完善的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)與事故及故障信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。友好的人機(jī)界面，可使遠(yuǎn)方調(diào)度直觀監(jiān)視變電站運(yùn)行情況，方便遙控、遙視操作。
2.5電度量采集的設(shè)計(jì)全部電量的測(cè)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(cè)電壓、電流、無功、有功、功率因數(shù)(cosφ)、頻率等。
2.6中央信號(hào)單元箱的設(shè)計(jì)每個(gè)中央信號(hào)單元箱可輸入8個(gè)模擬量、8個(gè)遙信量，可自動(dòng)記錄事故的時(shí)間、性質(zhì)、動(dòng)作值，以及站內(nèi)喇叭、警鈴的控制，還可代替光字牌顯示變電站各種運(yùn)行信息。
2.7微機(jī)保護(hù)的設(shè)計(jì)
考慮到節(jié)省投資，采用系統(tǒng)保護(hù)與遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)合為一屏，其中35kV、10kV線路采用帶時(shí)限過流和速斷保護(hù)，通過負(fù)荷定值，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷監(jiān)控，考慮到10kV母線電壓補(bǔ)償，10kV電容器采用過壓、欠壓、過流保護(hù); 主變采用速斷、重瓦斯為主保護(hù)，過負(fù)荷、輕瓦斯、過溫發(fā)信號(hào)為后保護(hù)。
遠(yuǎn)方投停保護(hù)與遠(yuǎn)方復(fù)歸保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，可進(jìn)行故障錄波，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方查詢、修改，下發(fā)保護(hù)定值。
微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有可靠的數(shù)據(jù)接口和通信規(guī)約，保護(hù)保證信息被主站接收。
2.8系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)通訊主要完成各相關(guān)裝置及主站間的數(shù)據(jù)采集的傳遞，是變電站綜合自動(dòng)化的中樞，包括人機(jī)對(duì)話、通訊管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、規(guī)約處理和系統(tǒng)檢測(cè)等功能，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制和維護(hù)。
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展方向?yàn)椴捎肨CP、IP+IEC60870-104或IEC871-6TASE.2模式。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸串行接口(RS-232C)加調(diào)制解調(diào)器(MODEM)方式，不僅是對(duì)通道帶寬資源的浪費(fèi)，而且數(shù)字—模擬—數(shù)字二重轉(zhuǎn)換在技術(shù)上也不合理，既增加設(shè)備費(fèi)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(hào)上網(wǎng)，采集實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益以及消除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)造成的時(shí)延; 另外為與外界保證通訊暢通、可靠、應(yīng)裝設(shè)程控電話二部。系統(tǒng)通訊設(shè)施，還應(yīng)有安全可靠的防雷接地措施。
四、變電站綜合自動(dòng)化的運(yùn)行分析
1.減輕值班人員的工作量，值班員定時(shí)抄表、計(jì)算電量、負(fù)荷率、力率變?yōu)辄c(diǎn)擊鼠標(biāo)，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(shè)工期縮短，節(jié)省了資金。
3.設(shè)備運(yùn)行可靠“四遙”功能可觀察負(fù)荷情況、電量指數(shù)，判斷故障性質(zhì)，進(jìn)行遠(yuǎn)方操作，同時(shí)為安全運(yùn)行分析提供了可靠的依據(jù)。
4.檢修設(shè)備、維護(hù)設(shè)備方便，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)化程度提高，減少中間環(huán)節(jié)，提高安全生產(chǎn)水平。
7.可以讓更多的變電運(yùn)行人員從事其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，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(jìn)技術(shù)和完備功能的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)，不僅在技術(shù)上追求完美，在設(shè)備選型上還要注重產(chǎn)品質(zhì)量以及良好的售后服務(wù)。
9.在農(nóng)網(wǎng)建設(shè)中，新建的35kV變電站應(yīng)以綜合自動(dòng)化無人值守為模式，確保一步到位，切莫邊建邊改。
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