摘 要：加强对变电站电气一次部分及监控系统的设计可以有效提高变电站的整体运行质量，是电网结构优化调整的内在需求，确保变电站的运行朝着安全、稳定、可靠的方向发展，从而为国家、企业、人民群众提供必需的电力能源，为我国国民经济稳定发展做出贡献。电气一次部分是500kV变电站的重要组成部分，其运行质量的高低将在一定程度上直接决定变电站的整体性能，因此，要从主接线、主变压器容量、3/2断路器接线三个环节对其进行有效设计。同时，还需要设置与500kV变电站电气一次部分相承接的监控系统，实时监测500kV变电站电气一次部分的运行状态，如果发现隐患则需要通过数据分析的方式给予及时处理，尽可能地降低电力企业的经济损失。
关键词：500kV变电站 电气一次部分 监控系统
在新常态的经济背景之下，企业、人民群众对电能的需求量呈现逐年上升趋势，加之电网结构优化的影响，都在无形之中对电网的运行质量提出了更高的要求。对此，本文以500kV变电站为主要研究内容，对其电气一次部分及监控系统的设计给予简要分析和着重探讨。
1 加强对变电站电气一次部分及监控系统研究的必要性
加强对变电站电气一次部分及监控系统的设计研究，可以有效提高变电站的整体运行效率，增强变电站运行的安全性和可靠性。一方面，对变电站的电气一次部分进行设计研究，可以通过这一核心部分的科学规划来提高变电站的运行水平。在设计过程中，电气一次部分的主线设计是变电站及电力系统稳定运行、安全运作的根本所在，具体影响范畴主要涵盖电气设备型号、继电保护装置、电力系统控制方式三个方面[1]。由此可见，在变电站设计过程中，其主线设计方式的科学合理将是影响电力系统运行的重要因素，加强对变电站电气一次部分的系统规划则显得极为必要。
另一方面，对变电站电气一次部分的监控系统进行设计研究，可以对变电站的设备运行、数据传输等情况给予实时监控。具体来说，通过监控系统可以及时发现变电站运行过程中存在的故障，借助数据技术对故障的成因予以分析，以此为依据制定相应的解决措施，将故障所产生的危害控制在最小范畴，增强变电站运行的安全性和可靠性含量。由此可见，加强对变电站电气一次部分监控系统的设计研究则显得极为重要。
2 500kV变电站电气一次部分的设计
500kV变电站属于高压变电站体系范畴，具有高容量、强电压、出线回路数复杂综合性特点，通过500kV变电站功能的落实可以有效保证电力能源的畅通高效输送。对500kV变电站电气一次部分的设计，需要包括4个单独电源的500kV进线，长度分别为200km两回、300km两回；220kV变电站的电气一次部分的设计则需要包括8个单独电源的200kV馈出现，与负荷端的距离分别是40km两回、50km两回、60km两回、70km两回。基于此，对500kV变电站电气一次部分的设计主要应侧重于以下几个板块。
2.1 主接线设计
主接线是50 0kV变电站电气一次部分的首要设计环节，主要是指高压电气设备以连接线连接而成的用于接收和配送电能的线路，通过主接线可以充分发挥各电气设备之间的作用，即维护500kV变电站系统的稳定运作，增强500kV变电站电力系统的平稳性，确保各电气设备处于可靠安全的良性运行状态之内。因此，主接线设计要满足稳定、灵活、方便、节约等要求。
主接线是变电站中的一项重要内容， 其设计质量将会对整个电力系统运行的安全、稳定等各项内容产生影响，如果设计不合理，有可能会引起较为严重的安全事故。由此可见，需要加强对该项内容设计的重视。设计期间应当坚持以稳定、方便等标准为原则，并且要通过科学的分析，对可能对设计结果造成影响的各项因素进行全面考虑，最终依据分析结果，制定一个不仅满足变电站具体情况， 而且具有不错经济效益的设计方案。下面以2/3 式断路桥器接线方式为例，展开相应的分析工作。
该接线设计方法是从每个断路器间引出两回路， 并且要将与电网中的母线主线相连， 该方式在具体应用过程中的优缺点如下：
（1）优点，该方式在具体调度过程中具有较高的灵活性，正常状态下，变电站中断路器和目前能够实现环状供电，并且供电期间不会出现任何安全事故， 完全可以达到安全供电的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依据分析不难发现，每一回路都有两台断路器供电，如果母线在供电期间出现了故障， 此时电路的回路的运行不会因为母线出现故障而受到影响，运行仍然可以正常进行，如果线路中的一组母线低停止运行，不需要切换其它线路，在检修任意一台断路器时， 原接线系统中的其它回路的运行并不会受到影响，同时在该过程中，也不需要进行切换[4]。
（2）缺点，该接线方式在具体应用过程中一项主要缺点，就是为了实现相应的功能，必要投入断路器、电流互感器等大量的不同类型设备，这不仅会增加经济投入，同时相关的工作人员也提出了更高的要求， 工作人员必须要掌握各项设备的性能，只有这样才能确保设计的合理性。
2.2 主变压器容量选择
若想保证500kV变电站电气一次部分的有效运作，则需要科学合理的主变压器，保证其所拥有的容量符合500kV变电站电气一次部分运作的客观要求，从而提高500kV变电站电力系统的运行有效性。一方面，如果主变压器容量不足，则会导致电力设备处于超负荷运作；另一方面，如果主变压器容量过大，则会导致设备空载损耗增多，进而增加设备的能源消耗。因此，在选择过程中因确保主变压器容量与500kV变电站电力系统的实际运作相承接，通常应为SFPZ-370000/500、容量370MVA的变压器。
2.3 3/2断路器接线
3/2断路器接线以串联为主要方式，主要是指借助3个开关将2条母线加以串联，在此基础之上从相邻的2个开关之间引出元件。也就是说，2个元件需要拥有3个开关，而中间的开关则是公用部分，换算而来则是每个元件所用的开关为1/2，也可以被称为“一个半开关接线”。在500kV变电站的建设初期，因规模较小、扩建次数较多等因素的影响，所以经常存在“半串”的过渡过程[2]。对此，在对其进行接线设计过程中要秉持交叉配置的原则。此外，值得说明的是3/2断路器接线方式具有成本大、保护装置复杂的不足之处。
3 500kV变电站监控系统的设计
监控系统是保证500kV变电站安全、稳定、可靠运作的保障，可以进一步减少500kV变电站建设的成本投入。500kV变电站监控系统是建立在大数据信息技术的基础之上，通过通讯技术的应用可以对50 0kV变电站运行情况进行及时监控，发现其中存在的故障，并且进一步分析导致该故障出现的成因，生成有效待解决处理方案，将电力企业的损失缩减至最小。50 0kV变电站监控系统的设计主要包括以下几个方面。
3.1 结构功能设计
500kV变电站监控系统的设计要充分考量多种因素，保证500kV变电站监控系统的结构合理。首先，要加强对监控系统第一层的设计，也就是我们所说的“上位机”，由500kV变电站的计算机和组态软件共同组成，作为监控系统的核心部分，以双机冗余为主要表现形式。其次，要加强对监控系统第二层的设计，主要是指可编程逻辑控制器，英文缩写是“PLC”，具有控制职能，以软冗余为主要表现形式。最后，要加强对监控系统第三层的设计，主要是指断路器、隔离开关等电器设备，具有监控各设备参数的职能。
3.2 可编程逻辑控制器设计
可编程逻辑控制器，英文缩写为“PLC”，是500kV变电站监控系统中的监控室，具有编程简单的明显优势，凭借指令或者梯形图对其进行程序编写可以有效加强对500kV变电站的实时控制，从而提高500kV变电站运作的稳定性、可靠性。
3.3 组态软件设计
组态软件主要是指对监控系统中所得到的数据予以分析和控制的过程，其作为50 0kV变电站监控系统的自动监控曾开发平台，需要通过组态的方式为客户提供必要的监控系统，具有鲜明的自动化特征，严格按照“设置PLC设备—建立数据库—设计工作及操作按钮—数据分析及设置发光警报—设计操作脚本”的程序进行，从而实现对数据的科学分析，为电力企业提供必要的方案调整依据。
4 结语
电气一次部分是500kV变电站的重要组成部分，其设计质量的高低将直接决定500kV变电站的整体运行效果。同时，为了确保电气一次部分的有效运作，则需要加强对500kV变电站电气一次部分的实时监控，以便更好地提高电气一次部分设备的运行水平。基于此，本文以加强对变电站电气一次部分及监控系统研究的必要性分析为主要切入点，从主接线设计、主变压器容量选择、3/2断路器接线三方面分析500kV变电站电气一次部分的设计，并从结构功能、可编程逻辑控制器、组态软件几个环节重点探讨500kV变电站监控系统的设计。
参考文献
[1] 曹俊.分析500kV变电站电气一次部分及监控系统应用[J].通讯世界,2017(23):211-212.
[2] 刘侠.GIS设备安装调试技术在500kV变电站电气施工中的应用研究[J].通讯世界,2016(8):68-69.
论文作者:商刚
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/8/26
标签：变电站论文; 监控系统论文; 电气论文; 接线论文; 断路器论文; 加强对论文; 变压器论文; 《城镇建设》2019年第12期论文;