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农网35kV变电站综合自动化设计

    农网35kV变电站综合自动化设计
 
随着农村电网建设的快速发展,对于农网35kV变电站实行综合自动化及无人值班已成为县级电网自动化发展的方向,国家电力公司推行的两网改造中,35kV变电所的规范设计对农网建设起到重要作用,根据国家电力公司《农村电网建设与改造技术原则》第4章“35kV输变电工程”和“35~110kV变电所设计规范”中的规定,35kV变电站设计原则如下:
    1)针对农村用电负荷分散、供电可靠性相对较低的特点以及节约用地的原则,从控制规模入手,采用先进设备,以减少一次性投入和长期运行费用考虑,应推广使用保护、测量和控制一体化设计,采用分层分布式结构,组屏式或就地分散安装式变电站综合自动化设计方案。 
    2)考虑到供电质量与供电可靠性、设计成无人值班变电站。    
    3)预测10年负荷发展需求,主变至少按两台考虑,选用低损耗、节能型调压变压器。    
    4)考虑到变电站设备渗油问题,在设备选型方面,优先选用先进国产和进口设备,以提高供电可靠性、降低运行费用。   
    5)考虑到节约土地、节省资金并便于维护,高压设备均采用户外装置。    
   一、35kV变电站设备选择    
    1)电气主结线35kV母线采用单母线运行方式,一进一出两条35kV线路组成,进线数不加保护,出线侧设线路保护,10kV母线采用单母分等形式,6回10kV出线。   
    2)电气设备主变压器设主变1#、主变2#,先将1#变选低耗、节能有载调压变压器;35kV进出线均配置独立式CT;35kV开关和10kV开关均采用SF6开关,全站电容补偿按主要容量的10%考虑,分两组装设,由10kV开关控制。  
    3)站用变站用变选S9—50/35/04直配变一台,供微机运行装置及二次保护电源,作生活照明及检查、试验电源。   
    4)直流系统采用和集控屏配套的整流设备,输出电压为220V、24V作为分别35kV及10kV控制保护电源,屏内设储能电容作为35kV及10kV开关备用分合闸电源、同时配置UPS不间断电源作为备用电源。  
   二、综合自动化系统总体设计    
    35kV变电站综合自动化设计,依据《县级电网调度自动化功能规范》,采用集继电保护、远动控制、小电流接地选线,设备程序自检测、诊断、事故及故障信号检测等功能为一体的系统配置方式。  
    (1)自动化系统结构与配置    
    变电站自动化系统包括变电站测控保护系统和当地监控系统。测控保护系统完成综合自动化功能,同时还通过通信完成与当地监控系统、远方调度主站、智能直流屏、智能电度表屏、微机“五防”系统及通信电源的信号传送。  
变电站综合自动化系统采用屏式结构,以通信为核心,以总线形式把各功能单元联成一个完整系统。设置调试窗口,可备有后台机、GPS时钟及与交直流屏、智能电度表的通信接口以及微机防误闭琐系统。自动化系统装置的电源由交流220V主供、直流220V备用,装置本身是有交直流电源自动切换功能。
    (2)自动化系统技术设计方案    
    1)系统技术特点    
      ①采用分层分布式结构,以电气单元为配置对象,进行分散、组合安装。单元中采用双CPU结构,保护与测控功能相对独立,测控及通信网故障不影响保护功能运行。   
     
      ②采用模块化设计、使各装置相对独立,某一装置故障不影响其他装置运行。    
     
      ③保护、测控一体化,简化二次接线,减少RT、CT负载,节省投资、方便维护。    
     
      ④测量采用交流采样技术。    
     
      ⑤保护、测控交流电流回路分开接入,各测控保护装置可手动控制及显示断路器位置。   
     
      ⑥全汉化屏幕液晶显示测控保护信息,具有友好的人机界面,可进行参数设置、实时数据显示、本地遥控操作及信道监视等。   
     
      ⑦能进行远程维护,实现远方故障诊断,参数整定等。    
     
    2)系统技术功能具有继电保护、控制、测量、数据远传、低周减载、同期操作、小电流接地选线、备用电源自投、电压并列、计算分析及当地监控等功能,有较高的运行可靠性和较强的抗干扰能力,能进行自诊断、自恢复、远方诊断、故障录波、防误闭锁、防火及防盗监控功能,可实现变电站无人值班。
    3)系统与主站联系通过一点多址,光纤或音缆等通信方式组成主备两道接入调度端,数据由两条通道同时发送,主站选择数据接收,拔通自动切换和故障报警。系统与主站具有可靠完善的数据接口。  
    4)系统监控设计采用光电隔离板及驱动接口子系统,每个单元都有一个经光电隔离的串行通信RS232口和422/485接口,通过后台机的调制解调器、网卡与远方调度进行通信。整套系统具备“四遥”功能,能够进行电能脉冲采集、处理、远传,并能采集远传直流电源系统报警信号,具备完善的监控报警系统与事故及故障信号检测系统。友好的人机界面,可使远方调度直观监视变电站运行情况,遥控、遥视操作方便。
    5)电量采集和设计全部电量的测量采用交流采样获得,采样元件为精密电压、电流传感器,可测电压、电流、无功功率、有功功率、功率因数及频率等。   
    6)中央信号单元箱的设计每个中央信号单元箱可输入8个模拟量、8个遥信量、可自动记录事故的时间、性质、动作值以及站内喇叭、电警铃的控制,还可代替光字牌显示变电站各种运行信息。  
    7)微机保护的设计考虑到节省投资,采用系统保护与远动监控系统合为一屏,其中35kV、10kV线路采用带时限过流和速断保护,通过负荷定值,实现负荷监控;考虑到10kV母线电压补偿,10kV电容器采用过压、欠压、过流保护;主变采用速断、重瓦斯为主保护,过负荷、轻瓦斯、过温发信号为后保护。
    远方投停保护与远方复归保护动作信号,可进行故障记录,实现远方查询、修改并下发保护定值。微机保护系统设有可靠的数据接口和通信规约,保证信息被主站接收。   
    8)系统通信设计系统通信主要完成各相关装置及主站间的数据采集的传递,是变电站综合自动化的**,包括人机对话、通信管理、数据库管理、规约处理和系统检测等功能,可进行现场控制和维护。  
    变电站综合自动化系统数据传输的发展方向为采用TCP/IP+IEC60870—104或IEC870—6TASE2模式,传统的远动信息传输串行接口(RS232C)加调制解调器(Modem)方式,不仅是对通道带宽资源的浪费,而且数字—模拟—数字二重转换在技术上也不合理,既增加设备费用,又降低了传输可靠性。所以系统可采用IEC60870—5—104的信息传输,并通过RTU拔号上网,采集实时信息,进行远程维护,具有显著的经济效益以及消除了数据转发造成的时延;另外为与外界保证通信畅通、可靠,应装设程控电话二部。
    系统通信设施,还应有安全可靠的防雷接地措施。    
   三、变电站综合自动化的运行分析    
    1)减轻值班人员的工作量,值班员定时抄表、计算电量、负荷率,点击鼠标顷刻完成。   
    2)与常规站相比,节省近一半投资,节约1/3占地面积,建设工期缩短,节省了资金。    
    3)设备运行可靠检修、维护方便,减轻了劳动强度,提高了工作效率。    
    4)35kV变电站采用具有先进技术和完备功能的综合自动化设计,不仅在技术上追求上乘,在设备选型上还要注重产品质量以及良好的售后服务。   
    5)在农网建设中,新建的35kV变电站应以综合自动化无人值守为模式,确保一步到位,切莫边建边改。   
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