變配電站計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計

                    陳春友 李英武 航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院

[提要] 本文對變配電站計算機監(jiān)測與控制電氣設(shè)計的系統(tǒng)選型,設(shè)計原則及設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行了敘述,并對變電站綜合自動化系統(tǒng)的 te點及電氣設(shè)計進(jìn)行了簡單的介紹。
[關(guān)鍵詞] 變配電站 計算機監(jiān)測與控制 綜合自動化

　　隨著電子技shu與計算機技shu的發(fā)展,變配電站的自動化水平不斷ti gao。這就要求在進(jìn)行變配電站電氣設(shè)計時不斷采用性能可kao、技shu先 以及自動化程度高的產(chǎn)品,從而bao證變配電站自動化水平得到ti gao。變配電站自動化水平ti gao之后,可以ti gao變配電站的供電可kao性,可以及時發(fā)現(xiàn)故障減少停電時間,合理調(diào)配負(fù)荷實現(xiàn)優(yōu)化運行,還可以減少值班人員,實現(xiàn)無人或少人值守。所以在變配電站的設(shè)計中應(yīng)積ji選用計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

　　變配電站自動化包括繼電保護(hù),變配電站集中監(jiān)控以及遠(yuǎn)方調(diào)度管理三個部分。繼電保護(hù)有常規(guī)電磁型繼電器保護(hù),晶體管繼電保護(hù)與微機保護(hù)三種形式。常規(guī)繼電器保護(hù)仍在繼續(xù)使用,晶體管保護(hù)是一種過渡型產(chǎn)品,現(xiàn)在已被先 的微機保護(hù)所替代。化開關(guān)與化開關(guān)柜,以及變配電站綜合自動化系統(tǒng)集繼電保護(hù),數(shù)據(jù)監(jiān)測及遠(yuǎn)方調(diào)度于一體,在變配電自動化設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工程實際情況選用上述產(chǎn)品。

一、系統(tǒng)選型

　1.繼電保護(hù)

 1)35KV及以上的變配電站一般都有變壓器保護(hù),應(yīng)優(yōu)先考慮選用微機保護(hù)或變配電站綜合自動化系統(tǒng)。
 2)10KV變配電所一般均為電力系統(tǒng)開閉所及用戶變配電站,一次接線比較簡單,應(yīng)以常規(guī)繼電保護(hù)為主。選用價格低、性能可kao的化開關(guān),化開關(guān)柜或綜合自動化系統(tǒng)之后,可以取消常規(guī)繼電保護(hù)。

　2.站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度 　　

 1)站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度有集中式與分散于開關(guān)柜內(nèi)的集散系統(tǒng)兩種形式,變配電站綜合自動化系統(tǒng)是一種zui先 的分散安裝于開關(guān)柜內(nèi)的變配電站站內(nèi)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)。
 2)集中式變配電站計算機監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度系統(tǒng)需要安裝ge種電量變送器。測量、信號與控制電纜要由開關(guān)柜內(nèi)引出,外部電纜數(shù)量多,設(shè)計與施工工作量大,一般不宜再推廣使用。
 3)變配電站綜合自動化系統(tǒng)的末端數(shù)據(jù)采集與控制單元直接安裝于開關(guān)柜內(nèi),大都采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進(jìn)行測量,省掉了電量變送器,有些還可以省掉開關(guān)柜上的指示儀表。外部電纜只有一根通信電纜與供電電源電纜,設(shè)計與施工簡單。所以應(yīng)積ji推廣選用。
 4)化開關(guān)與化開關(guān)柜本身已經(jīng)具備集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度功能。只要設(shè)計一根通信電纜引到調(diào)度值班室中央控制站計算機就可以實現(xiàn)集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度。但由于各廠家的通信協(xié)議不統(tǒng)一,不同廠家的產(chǎn)品實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)比較困難,所以近期還難以推廣應(yīng)用。

二、電氣設(shè)計原則

　1.一次系統(tǒng)設(shè)計原則

　1)變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后對一次系統(tǒng)接線沒有影響,一次系統(tǒng)接線方式及供電方案仍按有關(guān)要求與規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。

　2)變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后,應(yīng)發(fā)揮計算機的圖形顯示功能,模擬盤可以簡化或取消。

　3)變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后,可以實現(xiàn)元人或少人值班,值班室面積可以減小,分散值班可以集中于一處值班。

　2.二次系統(tǒng)設(shè)計原則

　1)二次系統(tǒng)設(shè)計方案

�、匍_關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù),計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的繼電保護(hù)屏與中央信號系統(tǒng)(信號屏,計量屏與控制屏)保持原設(shè)計不變,再設(shè)計一套重復(fù)的計量、信號與控制回路進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

　②開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù),計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的中央信號系統(tǒng)(信號屏、計量屏與控制量)取消,集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏應(yīng)保留,再將計量,信號與控制回路進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

�、坶_關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù),計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的中央信號系統(tǒng)(信號屏,計量屏與控制屏)只包括電源進(jìn)線與母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜,所有出線開關(guān)柜均不進(jìn)入中央信號系統(tǒng)。電源進(jìn)線,母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜及所有出線開關(guān)柜的中央信號系統(tǒng)(信號、計量與控制)全bu進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。

　2)二次系統(tǒng)設(shè)計原則

�、僮兣潆娬静捎糜嬎銠C監(jiān)測與控制后值班室原有的中央信號系統(tǒng)(信號屏,計量屏與控制屏)應(yīng)取消,采用集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏應(yīng)保留,應(yīng)優(yōu)先選用第二方案。

�、趯τ谟� tesu要求的單位或地區(qū),可以選用第三方案,di一方案一般不宜設(shè)計選用。

三、電氣設(shè)計

　1.一次系統(tǒng)電氣設(shè)計

　1)一次系統(tǒng)的電氣主接線方式按原設(shè)計不變,在單線系統(tǒng)圖的設(shè)備型號說明中應(yīng)注明采用計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)后所增加的設(shè)備數(shù)量與型號,如電量變送器,電力監(jiān)控器等。

　2)對于需要通過計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控操作的開關(guān),一ding要選用能進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘的自動開關(guān)。

　3)開關(guān)運行狀態(tài)要進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的開關(guān),一般要有一對du立的常開接點引人計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。低壓自動開關(guān)的型號設(shè)計時一ding要注意滿足這一要求,多選一對常開輔助接點。

　2.二次系統(tǒng)設(shè)計

　1)繼電保護(hù)設(shè)計

�、�35KV及以上供電系統(tǒng)可以考慮選用微機保護(hù),而且應(yīng)優(yōu)先考慮采用變配電站綜合自動化單元。

�、�10KV供配電系統(tǒng)仍應(yīng)以常規(guī)繼電器型繼電保護(hù)為主,可以再設(shè)計只有監(jiān)控功能的變配電站綜合自動

化單元。

�、�220/380V低壓配電系統(tǒng),仍應(yīng)以自動開關(guān)與熔斷器作為保護(hù),再設(shè)計只有監(jiān)控功能的變配電綜合自動

化單元。

　2).測量回路設(shè)計

　①需要進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的測量參數(shù)由設(shè)計者根據(jù)有關(guān)規(guī)定與用戶實際需要來確定。

　②需要進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的ge種測量參數(shù),shou先經(jīng)過電流互感器與電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一5A電流與交流。一100V電壓,220/380V系統(tǒng)直接利用交流守-220V或+-380V電壓,然后再經(jīng)ge種電量變送器將交流參數(shù)變?yōu)橹绷鳌Ｒ?V,←10mA,4一20mA或←10V信號給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行測量。

�、�電量變送器的種類與電工測量儀表完全對應(yīng)。有什么類型的電工測量儀表,就有什么樣類型的電量變送器。即有電流變送器(單相與三相),電壓變送器(單相與三相),有功功率變送器(三相三線制與三相四線制),無功功率變送器(三相三線制與三相四線制),有功/無功功率變送器,功率因數(shù)變送器(三相三線制與三相四線制),有功電度變送器(三相三線制與三相四線制),無功電度變送器(三相三線制與三相四線制),頻率變送器等。

�、茈娏孔兯推鞯囊淮谓泳�與電工測量儀表完全相同。電流回路串聯(lián)在電流互感器回路中,電壓回路并聯(lián)在電壓互感器電壓回路中。設(shè)計時應(yīng)將電量變送器統(tǒng)一布置于電流互感器電流回路的zui末端,避免與電工測量儀表相互交叉布置。

　⑤電壓變送器的測量輸入電壓zui大值應(yīng)ti gao20%,高壓選交流120V,低壓選交流250V或420V,ge種電量變送器的輸出一般選直流0一5V或4一20mA。

�、薏捎米兣潆娬揪C合自動化系統(tǒng)之后,其監(jiān)控單元均為交流采樣,直接從電流或電壓互感器取。一5A或0-100V測量信號,低壓直接取220V或380V信號。不再需要ge種電量變送器,開關(guān)柜上ge種測量儀表可以取消。

�、唠姸扔嬃繎�(yīng)選用帶脈沖輸出的電度表。其型號及一次接線與原電度表相同,只在備注中說明帶脈沖輸出,并注明與計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)相匹配的直流電源電壓,設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型,輸出為隔li型的脈沖電度表。計量柜電度表一般不進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng),所以應(yīng)在進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)增加有功與無功脈沖電度表各一塊,作為內(nèi)部統(tǒng)計用電量使用。

　3)信號回路設(shè)計

 ①所有需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài),均應(yīng)有一對常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。所有常開接點可以共用一個信號地線,但不能與交流系統(tǒng)地線相連接。

 ②所有信號繼電器均應(yīng)有一對單獨的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。有中央信號系統(tǒng)時,信號繼電器應(yīng)再有一對常開接點引到中央信號系統(tǒng),以下兩種常開接點應(yīng)分開,由于電壓等ji不同,不能共用地線。

　4)控制回路設(shè)計

 ①計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)都有合閘與分閘繼電器輸出接點,一般接點容量為A050V,3A。將其并連接到開關(guān)柜的合分閘開關(guān)或按鈕上就可以進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作。

 ②計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的合分閘繼電器接點與開關(guān)柜上合分閘開關(guān)或按鈕之間應(yīng)設(shè)計手動與遠(yuǎn)方自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

 ③10KV及以上的供配電系統(tǒng)需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作時,其控制開關(guān)應(yīng)取消不對應(yīng)接線,可以選用自復(fù)位式轉(zhuǎn)換開關(guān),也可選用控制按鈕。

 ④所有進(jìn)入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)方操作開關(guān)的手動分閘操作開關(guān)或按鈕應(yīng)有一對du立的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng),以便在人工手動分閘時給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)一個開關(guān)量輸入信號,以防zhi人工就地手動分閘時出現(xiàn)誤報信號。

四、變配電站綜合自動化系統(tǒng)

　1.變配電站綜合自動化系統(tǒng)

　變配電站綜合自動化系統(tǒng)是以一個配電間隔為單元,由一臺電力監(jiān)控器完成測量,繼電保護(hù),信號與控制。測量為交流采樣,直接從電流互感器或電壓互感器取交流0-5A電流信號或交流0-100V電壓信號,(380/220V低壓系統(tǒng)直接取交流0-220V或。0-380V電壓信號)。所有電力監(jiān)控器通過通信電纜引到計算機系統(tǒng)。

　2.變配電站綜合自動化系統(tǒng)外部電纜設(shè)計

　變配電站綜合自動化系統(tǒng)的外電纜設(shè)計fei 常簡單,只有一根通信電纜與一根交流220V電源線。

　通信電纜一般選用DJYVP22一2*2*0.5計算用屏蔽電纜,線芯為兩對兩芯0.5m銅芯線,使用一對,備用一對。也可以選用雙芯屏蔽雙絞線。大型變配電站也可以考慮使用光纜。

　電力監(jiān)控器應(yīng)由zhuan用電源集中供電,以bao證供電可kao性,增加抗干擾能力。有些電力監(jiān)控器可以用220V直流電源供電,此時可以由直流屏集中供電。

　變配電站數(shù)量少時,可以不設(shè)現(xiàn)場控制站,電力監(jiān)控器的通信電纜可以直接引到中央控制站。供電電源可由變配電站內(nèi)單獨提供,距離中央控制站近時,也可以由中央控制站供電。通信距離可達(dá)3Km.

　變配電站內(nèi)開關(guān)柜數(shù)量少時,可以幾個變配電站合用一個現(xiàn)場控制站,每個現(xiàn)場控制站可帶32個電力監(jiān)控器。電力監(jiān)控器到現(xiàn)場控制站及現(xiàn)場控制站之間的zui遠(yuǎn)距離均為5km。

　3.變配電站綜合自動化系統(tǒng)的二次接線圖設(shè)計

　變配電站綜合自動化系統(tǒng)的二次接線圖設(shè)計按所選用的電力監(jiān)控器種類分為只有監(jiān)控功能與帶保護(hù)功能兩種。10KV及以下電壓等ji的供電系統(tǒng)一般應(yīng)選用只有監(jiān)控功能的電力監(jiān)控器,其二次接線圖見有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計項或手冊。