摘要：110kV变电站作为一种直接面对客户端的变电站，具有数量多，分布广等特点。为了满足我国国民经济增长的需要，同时结合我国电力系统的客观现状，迫切需要设计出一套既符合我国各地区技术要求，又可取得最佳经济效益的方案。本文以110kV变电站的电气自动化设计为例，探讨了110kV变电站电气自动化设计方案，对于快速实现无人值班变电站、推动变电站综合自动化技术的发展与进步具有重要的现实意义。
关键词：110kV；变电站；电气自动化；设计
1、引言
变电站指的是电力系统中用来变换电压，对电能进行相应分配，并且能够控制电力流向或者调整电压的一系列电力设施。变电站是以纽带的形式，利用变压器将各个等级电压的相关电网结合在一起，实现电能的变换与分配目的，从而使各个电网形成一个有机的整体。可以说，变电站能否安全可靠地运行，直接决定着整个电网能否安全运行。
2、110kV变电站电气自动化设计
2.1 110kV变电站电气自动化监控系统的设计
2.1.1 监控系统的设计原则
110kV变电站电气自动化监控系统采用计算机系统，按照无人值班的标准进行设计。
（1）110kV变电站电气自动化监控系统为分层分布式网络结构，不再设置远动专用设备，用以简化监控系统的后台操作。
（2）110kV变电站电气自动化监控系统通过实时监视和控制变电站内所有设备，获得监控数据，并对这些数据进行统一采集，以实现资源的共享。
（3）110kV变电站电气自动化监控系统采用交流采样的方式采集电气模拟量。
（4）110kV变电站通过设置双时钟源GPS对时系统，以实现时钟同步的目标。
（5）110kV变电站电气自动化监控系统要求软、硬件配置能够支持网络通信技术的要求。
（6）110kV变电站电气自动化监控系统的网络安全应严格遵守电力监管委员会关于电力二次系统安全防护规定，严格按标准执行。
2.1.2 监控系统的结构与功能
110kV变电站电气自动化监控系统的结构设计主要包括以下三个方面的内容：
（1）监控系统的首层为上位机，它是由控制110kV变电站的计算机以及组态软件组合而成的，它位于整个监控系统的中心，为双机冗余。
（2）监控系统的第二层为PLC（可编程逻辑控制器），它位于整个监控系统的控制室，为软冗余。
（3）监控系统的第三层为设备层，包括变电站内的变压器、隔离开关、断路器及其辅助触点，也包括电流、电压互感器等一次设备。
2.1.3 PLC的设计
由于PLC具有良好的可靠性与稳定性，并且编程简单，因此被广泛地应用于110kV变电站的监控系统，它主要是以指令或梯形图编程的形式应用于监控系统实时控制中。此外，PLC主要是监控110kV变电站的电气一次部分。通常在选择PLC的时候，需要根据具体的控制对象备有20～30%的用量，以保障监控系统实时监控作用的发挥。
2.1.4 组态软件设计
作为110kV变电站监控系统的开发平台，组态软件主要用于数据收集与控制，它是通过采取变化的组态形式为客户提供自动监控工具。
具体而言，110kV变电站组态软件设计主要指的是。
（1）设计监控界面，并且在此基础上配置PLC设备。
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（2）变电站电气自动化监控系统设计原则监控数据库，将数据点和PLC 的数据联系起来。
（3）设计相关设备的操作图形界面与操作按钮。
（4）以动画的形式连接上述层次，建立图形与数据的对应关系，当发生异常时能以声光进行报警。
（5）设计操作说明书，用以指导执行相关操作设备。
2.1.5 PLC 与组态软件的通信设计
如果没有熟练掌握PLC与组态软件之间的协议，则没有必要在PLC 中设置编程和网络，同样可以实现PLC与组态软件的通信。只是，在设计110kV变电站和电气一次部分及监控系统时，要注意在PLC正常工作时，为保障交换数据的实现，务必要将组态软件切换到正确的通信位置上。
2.2 110kV变电站电气自动化的二次设备布置设计
对110kV变电站电气自动化进行设计，不可避免地需要对变电站二次设备进行布置。主要包括以下几个方面的内容：
（1）采用集中布置的方式。
（2）使得变电站二次设备的柜体结构、外形及颜色保持统一。
（3）选择恰当合理的保护装置和监控系统。
（4）确保110kV变电站电气自动化监控系统的站控层设备、主变压器的测控柜、保护柜以及相应的电能表柜、智能一体化电源柜、故障录波器等二次设备与通信设备屏柜集中布置于控制室内。
（5）确保35（10）kV测控保护一体化装置位于35（10）kV开关柜上。
（6）控制器室的备用屏位置应该约占总屏位的一成。
2.3 110kV变电站电气自动化的直流系统设计
110kV 变电站电气自动化的直流系统设计如下：
（1）直流系统采用一体化电源设备，为全站交直流设备提供安全、可靠的工作电源，包括：380V/220V交流电源、DC220V（110V）直流电源、通信电源DC48V、逆变电源等组成。
（2）一体化电源系统主要由ATS 双电源转换开关模块及交流配电单元、充电单元、逆变电源、蓄电池组、通信电源及各类监控管理模块组成。逆变电源直接挂于直流母线对重要负荷（如：计算机监控设备、事故照明等）供电。
（3）一体化电源系统采用分层分布架构，各功能测控模块采用一体化设计、一体化配置，各功能测控模块运行工况和信息数据采用标准规约接入一体化信息平台。实行一体化电源各子单元分散测控和集中管理，实现对一体化电源系统运行状态信息的实时监测。
（4）蓄电池容量按照2h事故放电时间计算，蓄电池容量为100～200Ah。要求每组蓄电池为103～104 只（110V 为52只）阀控式密封铅酸蓄电池构成，并且不设端电池。该蓄电池与其它变电站二次设备共同存在于控制室内，且不单设蓄电池室。关于蓄电池组的容量、电池个数等相关参数，可根据工程实施过程中实际情况而计算确定。
2.4 110kV变电站电气自动化的图像监视与安全预警系统设计
在110kV变电站内设计一套图像监视与安全预警系统，可以保证110kV 变电站持续安全运行，提高变电站运行管理水平。图像监视与安全预警系统功能主要体现在安全防范要求方面。系统设计内容如下所示：
（1）在110kV变电站的围墙四周安置探测器、远红外线或者电子栅栏。
（2）在110kV变电站大门以及主控制楼入口处安装摄像头。
（3）在110kV变电站各配电装置区安装室外摄像头。
（4）在110kV变电站的蓄电池室、控制室及各电压配电装置室内安装室内摄像头。
（5）完善110kV变电站在安全方面的配套措施（譬如防火防盗功能的配置）。
（6）确保安全预警系统报警信号能够传至变电站集控中心或者调度室。需要说明的是，由于图像远传对110kV变电站通信通道和维护水平的要求较高。因此，在具备通道条件和维护能力的变电站，可以将预警信号图像传至集控中心。如果条件不很成熟，则应放弃信号图像的远传。但是，需要保留向远方传送图像信号的接口以及扩容配套条件。
3 结语
变电站是输配电系统中的重要配套设施，也是我国电网的主要监控点。合理地设计变电站电气自动化方案，对于维护电网的安全供电，促进经济的良好运行，具有重要的现实意义。分析我国110kV变电站电气自动化技术不难发现，我国变电站目前采用的主要是站内监控，电网的调度控制和保护是两个相互独立的环节。随着科学技术的突发猛进，变电站电气自动化控制技术在110kV变电站中的应用和推广明显加深，近几年智能变电站技术应用也越来越成熟，变电站必然会向着无人值班、无电缆沟道和无房屋建筑方向发展。因为传统的110kV变电站运作模式将会慢慢失去优势，终究会被自动化变电站所取代。在设计110kV 变电站电气自动化的过程中，一定要保证变电站电网运行的安全性、稳定性以及经济性。
参考文献：
[1]付明芝.关于110kV变电站电气设计方案的探讨[J].民营科技，2010（12）
[2]张朝锋.110kV变电站电气一次设计的探究[J].科技致富向导，2012（3）
论文作者:张春辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/15
标签：变电站论文; 监控系统论文; 电气自动化论文; 组态论文; 设备论文; 蓄电池论文; 电网论文; 《基层建设》2016年15期论文;