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摘 要：變電站綜合自動化係統是將變電站內(nei) 的二次設備經過功能的組合和優(you) 化設計，利用的計算機技術、通信技術、信號處理技術，實現對全變電站的主要設備和輸、配電線路的自動監視、測量、控製、保護、並與(yu) 上級調度通信的綜合性自動化功能。

關(guan) 鍵詞：變電站綜合自動化係統；自動監視；保護；調度通信

1. 概述

青島海洋科技園位於(yu) 青島市黃島區江山南路與(yu) 規劃珠江路交匯處，規劃建築麵積約23萬(wan) 平方米。產(chan) 業(ye) 定位於(yu) 應用型海洋科技研發、人工智能、工業(ye) 互聯網、IC 設計、製造及裝備研發。建設內(nei) 容包含科研辦公及配套設施、海洋科研實驗室、海洋創新推動平台等，計劃建設成為(wei) 青島應用型海洋科技資源的整合平台、海洋科技人才的聚集平台、海洋科技企業(ye) 的孵化和成果轉化平台、海洋科技服務業(ye) 的培育和加速平台。

本次建設內(nei) 容為(wei) ：海洋科技產(chan) 業(ye) 園生產(chan) 基地(一期)項目，位於(yu) 山東(dong) 省青島市石寨山路以北，鳳凰山路以東(dong) ，包括1#生產(chan) 廠房、2#生產(chan) 廠房及3#生產(chan) 廠房，總占地麵積為(wei) 53333.31平方米，總建築麵積81329.49㎡。

全廠共設置35kV變電所1座，區域變電所2座。35kV變電所內(nei) 含35kV開關(guan) 櫃、35kV變壓器鎧裝箱、10kV開關(guan) 櫃及0.4kV開關(guan) 櫃。區域變電所為(wei) 裝置樓一層獨立區域，配置10kV開關(guan) 櫃、變壓器及0.4kV低壓櫃。本項目采用35kV單電源進線，本變電站為(wei) 主站，10kV1#分所、10kV2#分所電源引自本變電站。本變電站35kV變壓器容量為(wei) 1X10000kVA，10kV變壓器容量為(wei) 2X800kVA，備用一台發電機1X800kW。所內(nei) 安裝35kV高壓櫃4麵、10kV中壓櫃9麵、10000kVA變壓器1台、800kVA變壓器2台、0.4kV低壓櫃16麵、10kV電容櫃1組、調度通信屏、主變保護屏、後台等1組，直流屏1組100Ah、10kV無功補償(chang) 共2700kvar、0.4kV無功補償(chang) 共480kvar。實際無功補償(chang) 後功率因數應達到0.95以上。若達不到，須增加補償(chang) 容量。

圖1 青島海洋科技園現場圖

2. 係統結構

變電站綜合自動化係統是指：通過執行規定功能來實現某一給定目標的一些相互關(guan) 聯單元的組合，變電站綜合自動化係統是利用的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備的功能進行重新組合、優(you) 化設計，對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量。

係統可分為(wei) 三層結構：即現場設備層、網絡通訊層和平台管理層。

現場設備層：包含微機保護、智能操控、多功能儀(yi) 表、計量表等設備，用於(yu) 采集站內(nei) 配電櫃內(nei) 電氣運行參數、開關(guan) 狀態、電氣接點溫度等數據，同時分別在35kV變電站和10kV變電所配置多套直流電源，保障現場設備良好的運行環境。

網絡通訊層：包含ANet-2E8S智能網關(guan) 。網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據，並可進行規約轉換，數據存儲(chu) ，分散10kV變電站通過數據采集箱（內(nei) 置智能網關(guan) ）采集數據通過光纖上傳(chuan) 至通信室變電站綜合自動化監控係統平台；同時網關(guan) 充當遠動通信裝置，將現場設備數據采集後通過交換機經縱向加密數據加密後上傳(chuan) 調度網。

平台管理層：l變電站綜合自動化監控係統平台、國網安徽省安慶電力調度控製中心平台。

圖2 監控係統網絡結構圖

3. 解決方案

本項目35kV變電所1座，區域變電所3座，35kV變電所為(wei) 獨立二層建築物，其中一層為(wei) 35kV開關(guan) 室、35kV變壓器室、10kV開關(guan) 室，二層為(wei) 10kV變壓器及0.4kV開關(guan) 室、通信室。區域變電所為(wei) 裝置樓一層獨立區域，配置10kV開關(guan) 櫃、變壓器及0.4kV低壓櫃。。

35kV變電所內(nei) 35kV開關(guan) 室一次係統圖如圖1所示，共有4麵開關(guan) 櫃，分別為(wei) ：1麵進線櫃、1麵出線櫃、1麵計量櫃、1麵PT櫃。

圖3 35kV開關(guan) 室一次係統圖

35kV變電所內(nei) 10k部分一次係統圖如圖4所示，共有9麵開關(guan) 櫃、其中1麵10kV進線櫃、2麵變壓器出線櫃、2麵至分所的饋線櫃、1麵隔離櫃、1麵PT櫃、1麵計量櫃、1麵備用饋線櫃。

圖4 10kV開關(guan) 室一次係統圖

圖5 1# 10kV變電所進線櫃一次係統圖

圖6 2# 10kV變電所進線櫃一次係統圖

3.1. 方案綜述

本次工程在35kV、10kV配電係統中配置微機保護裝置，對每麵35kV、10kV高壓開關(guan) 櫃內(nei) 配置開關(guan) 狀態操控裝置，對電氣量采集和對電氣設備（如斷路器）的狀態監視、控製和調節，發生故障時，由微機保護裝置完成瞬態電氣量的采集、監視和控製，迅速切除故障設備和完成事故後的恢複操作。

在每麵35kV、10kV高壓變配電開關(guan) 櫃配置1台多功能電表，在35kV變電所計量櫃處裝有計量儀(yi) 表，其中在35kV變電所安裝負荷采集終端箱，收集計量點計量表的電能信息，用於(yu) 遠程監控及電量數據采集。

在35kV總變二次值班室配置1套DC220V/100AH櫃式直流電源，各區域變電所在高壓櫃配置DC220V/50AH分布式直流電源，為(wei) 整個(ge) 變電站的斷路器、二次設備及監控主機等重要設備運行提供穩定可靠的電源;配置一台時鍾同步裝置，實現變電站內(nei) 所有微機保護裝置、監控主機、規約轉換裝置、遠動裝置的時鍾同步;配置一套變電站綜自自動化係統，通過規約轉換裝置采集站內(nei) 主變溫度巡檢儀(yi) 、主變檔位變送器、直流屏數據，通過光纖組網與(yu) 分散的各區域10kV變電所通信實現變電站綜合自動化監控與(yu) 管理;在二次值班室配置一麵通訊屏、一麵調度數據網屏，SDH型STM-4光傳(chuan) 輸設備1套，PTN接入層光傳(chuan) 輸設備1套，共同安裝於(yu) 光通信屏;48芯0DF、16單元DDF、4端口IAD，共同安裝於(yu) 通信配線屏，電網110kV薑家變電站安裝:STM-4光接口板2塊、GE光模塊2個(ge) ，安裝於(yu) 現運行SDH設備和PTN設備上。24芯光纖配線單元箱1台，安裝於(yu) 現狀薑家變電站通信配線櫃內(nei) 。通過專(zhuan) 用通道點對點方式實現變電站與(yu) 調度端通訊。調度數據網屏配置數據1台路由器、2台交換機、2台縱向加密裝置。

3.2. 功能需求

3.2.1. 微機保護需求

變電站綜合自動化係統中，多數子係統都是由微機構成的，都具有一定的故障診斷功能，這就使得變電站一、二次設備的可靠性得到了提高。

35kV/10kV 降壓變壓器回路采用整套主變保護裝置集中組屏方式，配置主變保護屏。屏櫃設立在電氣監控室，屏櫃上裝設1台差動保護裝置AM5SE-D2、1台高後備保護裝置AM5SE-TB、1台低後備保護裝置AM5SE-TB、1台高側(ce) 測控裝置AM5SE-K、1台低側(ce) 測控裝置AM5SE-K、1隻變壓器溫控儀(yi) ARTM-8、1台檔位變送器UP858-19AN及轉換開關(guan) 、壓板、空氣開關(guan) 等其他控製設備。

差動保護裝置：作為(wei) 降壓變壓器內(nei) 部及引出線短路故障的主保護，其作用是對變壓器一側(ce) 的電流及電壓進行監控，如發現問題，及時發出預警信息，動作後跳降壓變壓器高低兩(liang) 側(ce) 斷路器，避免變壓器發生故障；

高低後備保護裝置：作為(wei) 35kV側(ce) /10kV側(ce) 的後備保護以及變壓器的非電量保護，其作用是在前兩(liang) 個(ge) 裝置都無法正常運行的情況下，通過智能和人工的配合，來完成對整個(ge) 變壓器運行的監控和保護，動作後跳降壓變壓器高低兩(liang) 側(ce) 斷路器，避免其出現故障，影響整個(ge) 變電站的運行。

高低側(ce) 測控裝置：用於(yu) 監測35kV側(ce) /10kV側(ce) 測量電流、測量電壓；

變壓器溫控器：監測降壓變壓器內(nei) 部繞組溫度，將測量的數據反饋回控製係統進行分析，一旦出問題及時後台對變壓器進行保護處理；

檔位變送器：監測主變壓器在工作中的接頭位置，用於(yu) 降壓變壓器檔位測量及有載調壓。

3.2.2. 本地數據采集

變電站綜合自動化係統需采集設備有組屏保護7台、分散保護14台、儀(yi) 表180台，數量共計201台，本地設備根據數據類型主要分為(wei) 遙測、遙信兩(liang) 類數據，部分數據展示如下：

l 遙測量

2 遙信量

3.2.3. 調度上傳需求

黃島區以黃島島名命名，1979年1月，膠南縣再度劃歸青島市，同年從(cong) 膠南縣劃出黃島、辛安、薛家島3處人民公社，設立青島市黃島區。1984年，青島經濟技術開發區成立。1990年12月，撤銷膠南縣，設立膠南市（縣級市）。1992年11月，黃島區境內(nei) 設立青島保稅區。1993年，青島經濟技術開發區擴展到黃島全區，兩(liang) 區體(ti) 製合一。2012年9月，撤銷黃島區、縣級膠南市，設立黃島區。地方電網要求本項目數據兩(liang) 路上傳(chuan) ，一路上傳(chuan) 到黃島區調度部分，另一路經黃島區匯聚中心上傳(chuan) 至青島市平台，兩(liang) 路上傳(chuan) 均采用雙通道上傳(chuan) ，整體(ti) 方案冗餘(yu) 配置，確保調度上傳(chuan) 的穩定性與(yu) 可靠性。

本項目計量數據獨立上傳(chuan) ，數據網僅(jin) 上傳(chuan) 安全Ⅰ區數據，數據網及二次安防設備信息與(yu) 清單如下：

表1 數據網及二次安防設備清單

3.3. 配置設備清單

表2 我司提供方案設備列表

3.4. 現場應用圖

圖7 10kV 1#分所電氣一次圖

圖8 10kV 1#分所現場實物圖

圖9 10kV 2#分所電氣一次圖

圖10 10kV 2#分所現場實物圖

圖11 二次值班室室現場圖

4. 係統功能

4.1. 實時監測

Acrel-1000變電站綜合自動化係統人機界麵友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。

圖12 實時監測主界麵圖

4.2. 主變監測

在35kV變電站中主要關(guan) 注的就是主變壓器，主變壓器獨立界麵分析，可以查看變壓器基本信息（變壓器型號、容量、調壓方式、溫度），也可以直接查看詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能等，並可以查看24小時功率運行曲線。

圖13 主變壓器監測界麵圖

4.3. 分變電所監測

各分變電所獨立監測界麵，可以直接查看分變電所回路詳細電參量與(yu) 斷路器開關(guan) 狀態，其中，10kV配電係統中監測的開關(guan) 量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲(chu) 能狀態信號、接地刀合分信號、保護跳閘信號和事故預告信。

圖14 分變電所監測界麵圖

4.4. 光字牌

根據監控係統實時數據庫獲取保護信息表，通過多排欄的形式展示單個(ge) 設備間隔保護信號，監視各種設備運行狀態，實現越限報警，供變電站集中監控係統運維人員維護，由監控人員使用。

圖15 光字牌監測界麵圖

5. 結語

通過變電站綜合自動化係統內(nei) 各設備間相互交換信息，數據共享，實現變電站運行監視和控製，對實現電網調度自動化和運維管理現代化，提高電網的安全和可靠運行水平起到了很大的作用，因此用戶變電站要進一步加強綜合自動化係統水平，提高運維人員的技能，保證電網安全穩定運行。

參考文獻

[1] 張曉春.變電站綜合自動化[M].北京：高等教育出版社.2006

[2] 劉賽豪.10kV 變電站綜合自動化設計[J].文摘版：工程技術（建築）,2016:39.

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