110kV变电站电气自动化技术及应用研究

柳斌

摘要：110kV变电站是电力配置与输送的关键环节，也是我国供电电网建设的核心所在。伴随着我国科学技术不断发展，断路器操作技术的日渐成熟，110kV变电站保护装置、自动控制、监控系统的安全可靠性能大幅提升，为开展 110kV变电站无人值班、无房屋建筑和无电缆沟道等建设模式莫定了基礎。但原有的一次、二次电气设计和老旧的二次设备难以完成上述要求，所以必须选取新的电气自动化系统。

关键词：110kV变电站;电气自动化;技术;应用研究

导言：

110kV变电站电气自动化是关于电工基础、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、系统工程、信息处理、计算机技术、应用和网络技术等相关的工程技术理论。在电气控制中，采用适当的控制技术，从电气设备自动装置的控制性能与运行安全性方面人手，保证电气自动化技术的适用性。实时对运行过程进行监控，及时调控，当系统发出告警后，监控人员可通过电子设备掌握系统运行信息，对电气设备出现异常的原因进行分析，并做出相应的处理，保证供电系统运行安全。

一、110kV变电站电气自动化技术的特点与优势

1.1  110kV变电站电气自动化的优势

与传统的电气技术相比，110kV变电站电气自动化技术在结构上做了改进，比原来传统的电气技术简单了很多，便于工作人员操作。其次，结构性能比之前完善，技术应用范围更加全面。最后，110kV 变电站电气自动化技术的系统适用性比较强，操作方法比较多，可供多数人员同时操作，操作效率大大提高。同时，110kV变电站电气自动化技术所具备的系统适应能力，也在一定程度上，提高了电气技术结构的整体效率，促进电气工程能够得到良好的发展与进步。

1.2  110kV变电站电气自动化技术的设计范围广

随着科技的飞跃发展，110kV变电站电气自动化技术广泛应用到现代各个行业领域中，以计算机技术为技术支持，从当前发展趋势和运用程度来看，硬件部分和软件板块都是支持整个系统设计的关键，都需严谨考虑。总而言之，根据生产需求量和技术要求，进行全面系统的方案设计，必将促进电气自动化技术更加成熟，并且广泛应用于各行各业中。

二、110kV变电站电气自动化技术

2.1   110kV变电站电气自动化的二次设备分布与UPS系统

110kV变电站电气自动化的二次设备主要有：二次安防设备、故障录波器、监控系统主站设备、变压器柜、电能质量监测柜和微机五防系统等。监控设备和继电器可以一起布置或隔开布置，采用相应检测装备和测控系统。主要的二次设备分布在主控楼中，如监控系统主站控制设备、变压器柜、故障录波器等。而容量大小为3kVA的UPS 系统为继电设备、监控系统等提供了电源保障，使其不会出现断电现象。

2.2  110kV变电站电气自动化的安全系统

在110kV变电站中，当有人值守时，安全系统的作用相对较小，因为其工作内容被人为取代，但当无人值守时，其安全系统就显得尤为重要。安全系统可通过图像监视和安全预警系统来实现。这两部分可对变电站进行远程操控，一旦变电站或其周围出现紧急情况时，图像监控和安全预警系统都能及时的发现问题，找出事故的原因，工作人员通过图像监控和安全预警系统反馈的相关信息，采取相应的方法进行处理。这样不仅省时，而且很大程度上使得变电站的管理更加高效。安全系统首先要对其配置进行合理的设计，其次对于摄像头的安装位置要恰到好处，尤其是在变电站的关键通道和关键位置，属于事故多发的位置，关注好这些点，变电站才能够更好地避免事故的发生，减小损失。再者，红外检测设备的设置也十分重要，一般会在变由的围墙进行设置。最后，要进行防盗、防火等等的设置。

2.3  直流系统

直流系统是一种独立的电路设备，该设备很少受到其他设备的。用，如果变电站出现电源故障导致停电，直流系统可以充当备用电液并继续为蓄电池充电。直流系统中的蓄电池个数和容量需要根据具“的情况确定，容量按照 2h 事故放电的时间进行考虑。蓄电池一般其他的二次设备仪器放置在保护室内。

2.4  监控系统

监控系统主要目的就是对变电站的设备进行监控，以便及时的袋现设备故障，对设备进行修复，降低损失。110kV变电站的监控系袋由3部分组成，包括：设备层、上位机、PLC. 监控系统对变电站的实时监控，也能够反应设备的运行状态。监控系统采用计算机进行贴控，可达到无须工作人员值班的要求。其主要目的归为降低成本，保证电网安全高效地运行。

三、110kV变电站电气自动化应用

基于以上对110kV变电站电气自动化技术的分析可知，正是由于自动化技术可以实现无人值守的目标，还能节约很大一部分资金，因此应用较为广泛。

3.1  电子互感器的应用

实践中，虽然是110kV变电站，但其电压保护等级通常都是按照220kV变电站的电压等级来配置的;在110kV变电站电气化自动化系统中，为了有效的实现110kV变电站电气化系统的双套保护方案，可将其电子互感器的远端模块与合并单元设计成独立的双套采样回路设备，同时还要着重就电子式、纯光纤以及常规互感器配合对保护所产生的影响进行研究。从实践来看，110kV 变电站自动化控制系统的线路与桥电子式的互感器，主要采用了罗氏原理，即电压与电流相互组合的互感器，从而可以有效的避免电压、电流互感器出现同步问题。从110kV变压器电气自动化应用实践来看，该系统中的主变套管电流互感器主要采用的是全光纤、互感器配置方案，同时还进行了电子式和纯光互感器的配合对母差保护试点。

3.2  共网传输技术的应用

从实践来看，电子式互感器主要采用的是将IEC组网方式和间隔层实现通信，从而可以有效的分析共网传输模式对保护特性产生的影响，主要目的在于实现通信保护与同步技术的实用化功能。测控I/O与保护操作箱二者合一的智能终端安装在就地开关端子箱中，同时还采用了GOOSSE通信技术来实现母差、线路以及主变压器保护跳闸功能;为了进一步简化该网络的结构配置，并实现组播流量的优化配置，过程层的交换机与二次设备，可支持动态组播协议高精度的冗余度时，适应于110kV变电站自动化系统扩建和网络配置的改造。110kV变电站保护、测控以及电度表等都可以通过IEC网络进行采样，而电压的切换主要是由保护、测控以及电度表来实现自动处理。其中，电度表所采集的电量信息主要采用了MMS协议来传送采集终端;网络通信中的同步技术与相关的设备具有一定兼容性、稳定性以及可靠性，这是110kV变电站自动化控制技术得以成功应用的核心。

3.3  110kV变电站电气自动化的直流系统

直流系统额定电压采用220V或110V，单母线分段接线，设一组阀控式铅酸蓄电池组和双套冗余配置的高频开关电源充电装置，设置一套微机型直流接地自动检测装置。规模较大的或半地下的110kV变电站，也可设置两组阀控式铅酸蓄电池组。蓄电池组的容量、电池个数等参数，在具体工程实施中，可根据实际情况计算确定。交流不停电电源（UPS）系统变电站配置一套交流不停电电源（UPS）系统，可采用模块化N+1冗余配置，每套容量3kVA左右。UPS为变电站内计算机监控系统、保护装置及通信设备等重要二次设备提供不停电电源。UPS系统不自带蓄电池组，直流电源由站内220V或110V直流系统提供。工程设计时应根据变电站的规模和UPS负荷，对UPS容量进行汁算确定。

3.4  110kV变电站电气自动化的图像监视及安全警卫系统

为加强变电站安全管理，保证电气设备正常运行，在变电站内设置一套图像监视及安全警卫系统。其功能按满足安全防范要求配置，不考虑对设备运行状态进行监视。配置原则如下：沿变电站围墙四周设置远红外线探测器或电子栅栏;大门和主控制楼人口处设置摄像头;各配电装置区设置室外摄像头;继电器室、蓄电池室以及各电压等级配电装置室均安装室内摄像头;上述共同完成变电站全站安全、防火、防盗功能配置，安全警卫系统报警接点信号可远传至集控中心或调度端。

110kV变电站电气自动化技术研究，越来越多的电力人员发现了其实用性、重要性，并不断地对其进行深入研究、優化结构，使之得到更为广泛的应用。随着时代的发展，传统的有人值守变电站将会逐步地被淘汰，取而代之的是新型的自动化程度更高的变电站，而这一切都离不开科研人员的不断研究与探索。

（作者身份证号码：422325198506020018）