電氣自動化的系統設計的系統選型與自動化原則

武東輝 劉宇強

摘要：變電站是電力系統的重要組成部分，而電氣自動化設計是電力系統中的重要技術環節，因此需要充分的重視電氣自動化系統的設計。文章通過分析了電氣自動化系統方案設計的思想，深入地探析了電氣自動化系統的設計的選型與設計原則方面的內容。

關鍵詞：電氣自動化;系統選型;自動化原則

隨著科學技術的不斷發展和計算機技術的進步，電氣自動化系統在電力系統中得到廣泛的應用。各地區的電網改造和建設中應用自動化新技術，取得了一定的成功。在我國電氣自動化系統的實施過程中，采用了配變電站監控以微機保護為數據采集和控制的基礎，將保護、控制以及測量結合在一起的方式。

1 方案設計的思想

隨著計算機和通信網絡技術的發展，RTU和LTU以及保護監控單元將直接上網，并且通過網絡和工作站進行通信，這樣可以取消前置處理環節，從而消除通信的瓶頸現象。變電站自動化系統和無人值班運行模式的實施，可以提高電氣主設備的可靠性。從信息流的角度出發，保護和控制、測量的信息來自現場TA、TV二次側輸出。保護主要采集的是一次故障的信息，對于TA、TV測量范圍比較寬，需要按照10倍的額定值進行考慮，但是對于測量的精度要求比較低。對于控制和測量主要采集運行狀態信息，他們對于TA、TV測量的范圍比較窄，通常在測量值附近波動，而且對測量的精度存在一定的要求[1]。總控單元主要接收來自遠方的控制輸出命令，在經過一定的審核后，需要在校核后可以直接動作直到保護操作回路，這樣就簡化了設備，提高了可靠性。從無人值守角度看，需要對主接線、主設備、二次回路以及設備進行簡化，這就需要保護、控制和測量實現一體化，這樣有利于簡化設備以及日常維護的工作量。對于110kV以及以下的配電站，電量計費、功率總加等需要接量測TA、TV來滿足測量的精度要求，對于其他的測量可以監視設備的運行狀態。在局域網上各種信息可以實現共享、這樣控制和測量不需要配置各自的數據采集硬件。對于10kV配電站來說，由于接線簡單，對保護的要去相對比較低，因此可以采用RTU完成線路的保護以及母線的切換等功能，但是需要在RTU中增加保護運行判斷功能。

2 設計說明

2.1 系統的選型

變配電站自動化包括繼電保護、變配電站集中監控以及遠方調度管理。智能化、綜合化的變配電系統的使用需要依據工程的實際需求進行選擇。在繼電保護的選擇，對于10kv變配電所是電力系統的開閉以及用戶變配電站，一次接線比較簡單，因此采用常規繼電保護。在選用價格比較低、性能良好的智能化開關、智能化開關柜后，需要取消常規繼電保護。對于35kv以上的變配電站，具有變壓保護，因此應該選擇微機保護。對于配電站的集中監控和遠方調度，需要采用集中式和分散于的開關柜內的集散系統兩種形式。變配電綜合自動化系統是一種先進的系統，它安裝在開關柜內，而且是變配電站內集中監測和遠方調度系統。對于集中式的變配電計算機監測與遠方調度系統，需要安裝各種電量變送器。由開關柜引出測量、信號、控制電纜等，而且施工的工作量比較大，不適宜推廣使用。在開關柜內安裝變配電自動化系統的末端數據采集與控制單元，這樣交流采樣可以從電壓互感器直接進行測量，從而省掉了電量變送器的使用，甚至可以省掉開關柜的指示儀[2]。對于變電站電氣自動化系統來說，外部電纜僅有一根供電電源和通訊電纜，這樣的設計的簡單，因此適宜大范圍的推廣。對于智能化的開關和智能化的開關柜來說，需要設計通信電纜，并且引至到調度室的中央控制站計算機上，這樣就可以實現集中監測和遠方調度的功能。另外由于廠家的產品的通信協議不同，因此實現聯網比較困難。

2.2 電氣設計原則

在變配電自動化系統的設計中，需要充分的充分的考慮一次系統和二次系統。在一次系統的設計中，變配電站采用計算機監測和控制，這對一次系統接線沒有影響，而一次系統的接線方式和供電方案需要依照相關的規定進行，變配電站在采用計算機監測和控制后，可以簡化模擬盤，這樣能夠充分的發揮計算機的圖形顯示功能，從而可以實現無人或者少人值班。二次系統的設計原則是變配電站采用計算機監測與控制，可以取消值班室的中央信號，保留集中保護的繼電保護屏。在二次系統的設計中，需要做好下列的工作：值班室繼電保護屏與中央信號系統、開關柜內的繼電保護、信號與控制回路設計等保持不變，需要設計出一套重復的計量、信號與控制回路計算機監測與控制系統[3]。對于開關柜的繼電器保護、計量、信號與控制回路設計保持不變，把中央信號系統取消，而對于集中保護的繼電保護屏進行保留，接著將計量、信號與控制回路進入計算機監測與控制系統。開繼電關柜內的保護、計量、信號與控制回路設計保持不變，而值班室的中央信號系統僅僅是指電源進線和母線聯絡開關柜，出線開關柜不進入到中央信號系統中，而母線聯絡開關柜、出線開關柜的中央信號系統會全部進入計算機監測與控制系統。

2.3 電氣設計

對于一次系統的設計中，對于電氣的主接線方式保持不變，而在單線系統圖的設備型號中，應該注明采用計算機監測與控制系統后，增加的設備型號與數量。在開關的設置中，對于需要通過計算機監測與控制系統進行遠方遙控操作的開關，應該選用具有遠方分配、合閘功能的開關。對于進入到計算機監測和控制系統的開關，需要具備獨立的接入點，這樣才能夠確保計算機監測與控制系統的接入。對于二次系統繼電保護設計來說，35kv以上的供電系統可以選用微機保護，并且需要考慮變配電站綜合自動化單元。10kv供配電系統通常以常規繼電器繼電保護為主，設計含有監控功能的變配電綜合自動化單元。而對于220kv和380kv的低壓配電系統，需要以自動開關和熔斷器為保護。在測量回路的設計中，對于測量參數的確定，需要在計算機監測與控制系統中依據用戶的需求和相關的規定進行確定。

3 結語

隨著電網的建設，電氣自動化系統的應用逐漸的廣泛，可以實現高效、經濟的變配電站的建設。智能化電網的建設需要從設計階段進行優化，做好電氣自動化系統的設計，能夠促進電網運行的安全性和可靠性。

參考文獻

[1]王倉繼.變電站電氣自動化研究分析[J].科技資訊，2015（4）：76-79.

[2]田鋒.變配電自動化系統的技術革新[J].技術與市場，2016（10）：115-117.

[3]王仁.電力系統中電氣自動化技術處理中應用思考[J].北京技術，2015（11）：189-190.

（1.作者身份證號碼：211322198910087055;2.作者身份證號碼：211021199002170816）