浅析变电站电气自动化系统设计
作者：路文明
来源：《电子世界》2012年第16期
【摘要】变电站是电力系统中重要的组成部分，而变电站设计是电力系统建设中重要的技术环节，本文从现代城网建设和改造中，对电站电气自动化的系统设计的系统选型、电气设计原则等方面了探讨，以供各位同行交流。
【关键词】变电站；电气自动化；系统设计
一、引言
随着科学技术的不断发展，新技术层出无穷，伴随着数字化变电站的兴起，我国城乡电网改造与建设中不仅中低压变电站采用了自动化技术实现无人值班，而且在220kV及以上的超高压变电站建设中也大量采用自动化新技术，并已获得成功。在变电站自动化系统的具体实施过程中，目前有不同的方法：一种主张站内监控以远动（RTU）为数据采集和控制的基础，相应的设备以电网调度自动化为基础，保护相对独立；另一种则主张站内监控以保护（微机保护）为数据采集和控制的基础，将保护与控制、测量结合在一起。从我国目前的电力系统运行体制、人员配备、专业分工来看，前者占有较大优势。因为无论从规划设计、科研制造、安装调试、运行维护等各方面，控制与保护都是相互独立的两个不同专业，因此前者更符合我国国情，而后者因难以提供较清楚的事故分析和处理的界面而一时还不易被运行部门接受。但从发展趋势、技术合理性及减少设备重复配置、简化维护工作量等方面考虑，后者又有其优越性。此实施方法正在成为一种发展趋势和共识。
二、方案设计思想
从信息流的角度看，保护（包括故障录波等）和控制、测量的信息源都是来自现场TA、TV二次侧输出，只是要求不同而已。保护主要采集一次设备的故障异常状态信息，要求TA、TV测量范围较宽，通常按10倍额定值考虑，但测量精度要求较低，误差在3%以上。而控制和测量主要采集运行状态信息，要求TA、TV测量范围较窄，通常在测量额定值附近波动，对测量精度有一定的要求，测量误差要求在1%以内。总控单元直接接收来自上位机或远方的控制输出命令，经必要的校核后可直接动作至保护操作回路，省去了遥控输出、遥控执行等环节，简化了设备，提高了可靠性。
从无人值守角度看，不仅要求简化一次主接线和主设备，同时也要求简化二次回路和设备，因此保护和控制、测量的一体化有利于简化设备和减少日常维护工作量，对110kV及以下，尤其是10kV配电站，除了电量计费、功率总加等有测量精度要求而需接量测TA、TV 外，其他量测仅作监视运行工况之用，可以与保护用TA、TV合用。此外，在局域网上各种信
息也可以共享，控制、测量等均不必配置各自的数据采集硬件，常规的控制屏、信息屏、模拟屏等亦可取消。
对于10kV配电站，由于接线简单，对保护相对要求较低，为简化设备节省投资，建议由RTU来完成线路保护及双母线切换等保护功能。因此需在RTU软件中增加保护运行判断功能，如备用电源自投功能，可通过对相应母线端失压和相关开关状态信号的逻辑判断来实现。
随着计算机和网络通信技术的发展，站内RTU/LTU或保护监控单元将直接上网，通过网络与上位机及工作站通信。取消传统的前置处理机环节，从而彻底消除通信“瓶颈”现象。变电站自动化系统和无人值班运行模式的实施，在很大程度上取决于设备的可靠性。这里指的设备不仅是自动化设备，更重要的是电气主设备。
三、设计说明
变配电站自动化包括继电保护、变配电站集中监控以及远方调度管理3部分。继电保护有常规电磁型继电器保护、晶体管继电保护与微机保护3种形式。常规继电器保护仍在继续使用，晶体管保护是一种过渡型产品，现在已被先进的微机保护所替代。智能化开关与智能化开关柜，以及变配电站综合自动化系统集继电保护、数据监测及远方调度于一体，在变配电自动化设计中应根据工程实际情况选用上述产品。
1.系统选型
主要从继电保护及站内集中监测与远方调度几方面考虑。对于继电保护而言，35kV及以上的变配电站一般都有变压器保护，应优先考虑选用微机保护或变配电站综合自动化系统。10kV变配电所一般均为电力系统开闭所及用户变配电站，一次接线比较简单，应以常规继电保护为主。选用价格低、性能可靠的智能化开关，智能化开关柜或综合自动化系统之后，可以取消常规继电保护。对于站内集中监测与远方调度来讲，有集中式与分散于开关柜内的集散系统两种形式，变配电站综合自动化系统是一种最先进的分散安装于开关柜内的变配电站站内集中监测与远方调度系统。集中式变配电站计算机监测与远方调度系统需要安装各种电量变送器。测量、信号与控制电缆要由开关柜内引出，外部电缆数量多，设计与施工工作量大，一般不宜再推广使用。变配电站综合自动化系统的末端数据采集与控制单元直接安装于开关柜内，大都采用交流采样从电流或电压互感器直接进行测量，省掉了电量变送器，有些还可以省掉开关柜上的指示仪表。外部电缆只有一根通信电缆与供电电源电缆，设计与施工简单，所以应积极推广选用。智能化开关与智能化开关柜本身已经具备集中监测与远方调度功能。只要设计一根通信电缆引到调度值班室中央控制站计算机就可以实现集中监测与远方调度。但由于各厂家的通信协议不统一，不同厂家的产品实现联网比较困难，所以近期还难以推广应用。
2.电气设计原则
毕业设计论文 110KV变电所电气一次部分初步设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
10kV配电网自动化系统设计分析 发表时间：2018-08-02T14:37:48.450Z 来源：《电力设备》2018年第10期作者：严庆龙 [导读] 摘要：10kV配网自动化配电系统设计已经逐渐发展成为电力系统运行中比较重要的组成部分，它采用现代电子技术、通讯技术及计算机网络技术来实现配电系统的正常运行，并对各部分系统的运行进行监测和管理，有效的提高了10kV配网自动化配电系统的运行效率，推动了电力系统的发展。 （国网四川省电力公司泸州市纳溪供电分公司） 摘要：10kV配网自动化配电系统设计已经逐渐发展成为电力系统运行中比较重要的组成部分，它采用现代电子技术、通讯技术及计算机网络技术来实现配电系统的正常运行，并对各部分系统的运行进行监测和管理，有效的提高了10kV配网自动化配电系统的运行效率，推动了电力系统的发展。 关键词：10kV配网自动化；配电系统；设计探究 1、10kV配网自动化中配电系统设计分析 1.1配电网主站 在10kV配网自动化中，配电网主站是其中较为核心的组成部分，其一般负责电网运行动态监测、配电网数据采集、人机交互、远距离电网控制、事故图形显示、故障处理顺序记录、电网数据采集、防止失误造成的闭锁、电网信息表格打印、故障报警、故障重播、配电通信网络工况监视、在线对配电终端管理等功能，而且还能够实现与生产管理系统、高级别电网协调自动化系统相关GIS平台进行连接，有效的构建了配电网拓扑模型，实现了对10kV配网网运行状态的分析。 1.2配网子站系统 主要分为监控功能型和通信汇集型子站。监控功能型子站一般负责对辖区内所涉及到的配电终端数据进行采集、处理、控制和应用；通信汇集型子站主要负责对辖区内所涉及到的配电终端的的相关数据进行汇集、处理、转发。实际上，通信汇集型子站所具有的功能包括：终端数据的处理、汇集与转发；终端通信异常的有效检测和上报；远程通信；远程维护和自诊断。而监控功能型子站所具有的功能包括：通信汇集型子站的所有功能；对所辖区域内出现的配电线路故障进行自动判断、隔离，并确保非故障区域的正常供电。 1.3配电终端 在10kV配网自动化中配电系统中，配电终端一般在电网开关、变电站、变压器、环网柜、配电工作、柱上开关、配电线路等环节得到了广泛的应用。根据不同的使用方式可以将其划分为站所终端（DTU）、馈线终端（FTU）、故障指示器、配变终端（TTU）等部分。另外，10kV配网自动化中的配电终端所具备的主要作用是借助自动化综合装置、远动装置（RTU）、重合闸控制器等来进行配电系统的正常运行。配电终端系统的基本功能是：借助模块设计可以提高其扩展性能；对电网运行过程中所涉及到的相关数据进行采集，对故障进行记录、故障设备的诊断维护、实时通讯等功能。 1.4通信系统 10kV配网自动化中所采用的通信方案主要包括主站对现场单元、主站对子站、子站对现场单元、子站之间、现场单元之间的通行。目前，在我国应用比较多的10kV配网自动化通行方案一般是主站对子站、主站对现场单元。在10kV配网自动化中，通信系统是一项比较重要的部分，由于使用条件不同、区域不同，可以选择的通信方案就不同，常见的通信方案有：光纤、有线电缆、电力载波、微波等。但实际上，借助混合通信方案是较为实际的。 2、10kV配网自动化中存在的问题 2.1过于追求片面，对核心功能和价值给予忽视。为了更好的提升配网自动化水平，只构建了较为理想的网架系统，但是缺乏统一细致的规划，从而导致后期的应用效果不理想。对故障的处理和恢复功能追求较为狭隘，无法得到有效的推广。10kV配网自动化系统，只能对少数馈线的自动化给予解决，无法保证使用方的基本利益。当配网处于负荷高度集中状态时，会导致其运行环境较为复杂，对其可靠性提出了较高的要求。 2.210kV配网自动化配电系统中的技术问题。常见的技术问题有网络平台及通信方式的选择问题、系统及设备的可靠性问题、操作电源和控制电源的提取问题等。实际上，10kV配网自动化系统在对站端设备进行安装的过程中，经常会遇到较为恶劣的运行环境，从而电子设备极易受到破损，10kV开关操作电源和控制电源具有较大的提取难度。10kV配网自动化一般采用了多种通信方式，致使其具有较低的通信可靠性。 2.310kV配网自动化设计与建设问题。（1）在进行配网自动化设计选择过程中，往往是根据专业的配网自动化设计公司来进行主站、设备、通信、管理模式等的选择。（2）10kV配网自动化是一个复杂的工程，但是运行管理工作跟不上，工作职责不确定，导致数据维护工作薄弱，无法确保其正常的运行。 3、提高10kV配网自动化配电系统设计的对策 3.110kV配网自动化是一项系统工程，需要设计多个部门的参与，而且投资费用比较大，所以要提前做好10kV配网自动化的设计与规划，尽可能与当地配电网的发展规划结合在一起，制定详细的实施计划，最好分期分批实施，整体考虑。另外，还需要考虑供电局的实际需要，我国目前的配网自动化系统最好保证技术上统一平台，配（网）调（度）统一设计、经济上节约资金、管理上易于维护，从而为我国电力行业的发展提供良好的借鉴。 3.2在10kV配网自动化配电系统设计过程中，对于户外环境下运行的配电线路设备，需要提高配电终端设备、开关设备等的质量要求，同时还需要认真考虑低温和高温工作、雷击过电压、风沙、振动、雨淋和潮湿、腐蚀、电磁干扰等所产生的影响。在电子设备的设计、开关的外绝缘材料、元器件的筛选等也要对其性价比进行全方位的考虑。 3.3在10kV配网自动化系统中，要保证站端设备的远方控制频率高于输电网自动化系统，此时就要求10kV配网自动化中所采用的站端设备具有较高的安全性和可靠性。在实施配网自动化后，不仅可以有效的降低工作人员的工作强度，提高其工作效率，而且还能使工作人员对相关设备的运行情况有个全方位的了解和掌握，从而为供电企业创造更好的社会效益和经济效益。 4结束语 综上所述，在10kV配网自动化配电系统设计过程中，针对各个环节进行科学、有效的设计，这样不仅可以保证配电运行的安全可靠
浅析变电站综合自动化系统技术 发表时间：2018-06-25T17:05:03.800Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：刘超 [导读] 摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化的结构模式、能实现的主要功能进行了分析。 国网山东省电力公司沂水县供电公司山东临沂 276400 摘要：本文主要介绍了变电站综合自动化的结构模式、能实现的主要功能进行了分析。 关键词：变电站；综合自动化系统；结构模式 0.概述 随着社会不断发展，电力行业也在飞速地发展，从而推动电网规模的不断扩大，新增大量的变电站，使得电网的结构多样化、复杂化。各级调度监控人员所需掌握、管理、控制的厂站信息量也日益庞大。为了提高对变电站更加有效的管控水平，变电站综合自动化系统技术的发展变得更为需要和重要。 变电站综合自动化系统指的是通过执行规定的功能来实现某一给定目标的一些相互关联单元的组合，具体地来说是指利用先进的计算机控制技术、网络技术、现代电子技术、通信技术、数据库技术以及信息处理技术等相关的技术实现对变电站的二次设备（包括继电保护、测量、控制、故障录波、信号、自动装置以及远动装置等）的功能。进行重新的组合和优化设计，从而对变电站全部设备的运行情况执行测量、监视、控制和协调，进而来提高变电站的运行效率和管理水平的一种综合性的自动化系统，其能够保证变电站的安全和经济运行，它取代了常规的变电站中央信息系统、监视仪表、模拟屏柜、操作控制屏柜、变送器以及常规的远动装置等设备，在安全性能上和经济性能上有更好的保障。通过变电站综合自动化系统内各个设备间相互交换信息、数据共享，能够完成变电站运行的监视和控制任务，变电站综合自动化系统取代了变电站的常规二次设备，其取代或者更新传统的变电站二次系统设备是大势所趋，也是其发展趋势之一。 变电站自动化系统主要实现对变电站远动装置控制、故障录入控制、信号检测控制、继电保护控制等几个方面，并对变电站进行适当的组合和优化，实时监控变电站内部所有运行指标。 1.实现变电站综合自动化的优势 （1）提高了变电站的安全、可靠运行水平。 （2）实现变电站无人值班，减少变电站人员，合理应用人力资源。 （3）降低值班人员的工作力度，提高工作效率。 （4）缩小变电站面积，减少变电站资金投入。 （5）降低运行和维护成本，提高运行效益。 （6）提高电力系统的运行管理水平。 （7）保证了供电能的质量。 2.变电站综合自动化系统可分为集中式、分布式和分散分布式 2.1集中式系统结构 采用模块化、集中式立柜结构，各控制保护功能均集中在专用的采集、控制保护柜中，所有控制、保护、测量、报警等信号均在采集、控制保护柜内处理成数据信号后经光纤总线传输至主控室的监控计算机。 集中模式一般要用功能和配置很强的计算机系统，各功能模块与硬件无关，用模块化软件连接实现。在硬件方面，集中采集信息，集中处理运算，各个控制单元的信号都用控制电缆送到主控室。其主要优点是信号采集处理集中，这种模式扩充性和维护性都较差而且投资大。 2.2分布式系统结构 分层分布式在逻辑上将变电站自动化系统划分为三层，即管理层（所级监控单元）、站控层和间隔层（间隔单元）。间隔层中各数据采集单元、控制单元（I/O单元）和保护单元分散安装在开关柜上或其它一次设备附近，各单元设备相互独立，通过通信网络互连，并与管理层和站控层通信，能在间隔层完成的功能，一般不依赖通信网络（如保护功能本身不依赖通信网络）。采用装设前置机，专门处理由各功能模块采集的信息，并将处理好的信息送到主机，以提高整个系统的处理能力。各单元之间用网络电缆或光缆连接起来构成一个分散式的监控系统，各单元相互独立，互不影响。整个功能模块集中于一个装置内，各机箱之间仅有通讯电缆连接，机箱与开关柜的连接可在出厂前作为开关柜的元件之一进行安装。这种系统的优点是：节省电缆，有很强的抗干扰能力，压缩了二次设备的占地面积。该模式在安装配置上即可就地分散安装，也可在控制室集中组屏或分散组屏。分层分布式结构由于没有外部电缆引接，施工中二次电缆敷设工作量大为减少，消除了施工中的人为事故因素，也减少了相应的投资。 2.3分散分布式结构 分散分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元（I/O单元）和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。目前，此种系统结构采用的较多，主要原因是：利用了现场总线的技术优势，省去了大量二次接线，控制设备之间仅通过双绞线或光纤连接，设计规范，设备布置整齐，调整扩建也很简单，成本低，运行维护方便。 3.变电站综合自动化系统应能实现的主要功能 3.1实时数据采集和处理 按电气间隔的分布配置和集中配置综合测试端，完成开关量、模拟量、脉冲量等信息的采集和处理并能将处理后的信息上传。 3.2操作控制功能 控制电气间隔的断路器、电动隔离开关的分合闸操作。控制方式分为：就地控制、站控层控制、远方控制。操作命令的优先级为：就地控制、站控层控制、远方控制。同一时间只允许一种控制方式有效。对于任何操作方式，只有本次操作步骤完成后，才能进行下一步操作。控制操作与“五防”工作站的接口，所有操作控制均经“五防”工作站防误闭锁逻辑的判断，若发现错误，闭锁该操作并报警。 3.3建立数据库 实时数据库：计算机监控系统采集的实时数据根据运行工况实时变化而不断的更新，记录被监控设备的当前状态。历史数据库：对于
数字化变电站自动化系统分析 摘要：随着电网的不断发展和电力市场改革的深入，人们对电网安全经济运行和供电质量的要求越来越高。变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，数字化、信息化以及信息模型化的要求越来越迫切。因此，数字化变电站将成为变电站自动化的发展方向。本文就数字化变电站自动化系统相关问题进行了探讨。 关键词：数字化；自动化；系统 数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础。将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化。实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类即智能化的一次设备和网络化的二次设备。在逻辑结构上可分为3个层次：“过程层”、“间隔层”、“站控层”，各层次内部及层次之间采用高速网络通信。符合1EC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一侧设备、网络化的二次设备、自动化的运行管理系统，是其最主要的技术特征。 1数字化变电站自动化系统的特点 1.1智能化的一次设备 通常一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换不言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。 1.2 网络化的二次设备 变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I∕O现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源其享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。 1.3 自动化的运行管理系统 变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改变为“状态检修”。
1 前言变电站是电力网中线路的连接点，承担变换电压、变换功率和汇集、分配电能的作用，它的运行情况直接影响到整个电力系统的安全、可靠、经济运行。然而一个变电站运行情况的优劣，在很大程度上是取决于其二次设备的工作性能。现有的变电站有三种形式：一种是常规变电站；一种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站：再有另一种就是全面微机化的综合自动化变电站。对于常规变电站其致命弱点即不具有自诊断能力、故障记录分析、能力和资源共享能力，对二次系统本身的故障无法检测，也不能全面记录和分析运行参数和故障信息。而全面微机化的综合自动化变电站，是以微机化的二次设备取代了传统使用的分立式设备。集继电保护、控制、监测及远动等功能为一体，实现了设备共享，信息资源共享，使变电站的设计简捷、布局紧凑，实现了变电站更加安全可靠的运行。同时系统二次接线简单，减少了二次设备占地面积，使变电站二次设备以崭新的面貌出现。 1.1变电站综合自动化概论 1.1.1变电站综合自动化基本概念 变电站综合自动化是将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此，变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。 变电站综合自动化系统的出现是电网运行管理中的一次变革。它为变电站实现小型化、智能化、扩大监控范围以及为变电站的安全、可靠、合理、经济运行提供了数据采集及监控支持，同时为实现高水平的无人值班变电站管理打下了基础。此外，变电站综合自动化也是电网调度自动化基础，只有通过厂站自动化装置和系统向调度自动化系统提供电网中各个变电站完整可靠的信息，调度控制中心才可能了解和掌握整个电力系统的实时运行状态和变电站设备工况，也才能对
某机械厂一次设计 摘要 电能是现代工业生产的主要能源和动力。机械厂供电系统的核心部分是变电所。变电所主接线设计是否合理，关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。 本设计在给定机械厂具体资料的基础上，依据变电所设计的一般原则和步骤，完成了变电所一次系统设计。本设计中采用并联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。此机械厂变电所一次系统设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；根据设计要求，绘制变电所一次系统图。 关键词：电能；变电所；一次系统。
目录 1 前言 0 1.1 引言错误!未定义书签。 1.2 设计原则 (1) 2 负荷计算及电容补偿 (4) 2.1 负荷计算的定义 (4) 2.2 负荷计算 (4) 2.2.1 负荷计算的方法 (4) 2.2.2 负荷统计计算 (5) 2.3 电容补偿 (7) 3 负荷计算及电容补偿 (9) 3.1 主变压器台数选择 (9) 3.2 主变压器容量选择 (9) 3.3 主接线方案确定 (10) 3.3.1 变电所主接线方案的设计原则与要求 (10) 3.3.2 变电所主接线方案的技术经济指标 (10) 3.3.3 工厂变电所常见的主接线方案 (11) 3.3.4 确定主接线方案 (11) 3.4 无功功率补偿修定 (13) 4 高低压开关设备选择 (15) 4.1 短路电流的计算 (15) 4.1.1 短路的定义 (15) 4.1.2 短路计算的目的 (15) 4.1.3 短路计算的方法 (15) 4.1.4 本设计采用标幺制法进行短路计算 (15) 4.2 变电站一次设备的选择与校验 (21) 4.2.1 一次设备选择与校验的条件 (21) 4.2.2 按正常工作条件选择 (22) 4.2.3 按短路条件校验 (22) 4.2.4 10kV侧一次设备的选择校验 (23) 4.2.5 380V侧一次设备的选择校验 (25) 4.3 高低压母线的选择 (26) 5 变电所进出线和低压电缆选择 (29)
浅析变电站运维自动化技术应用 发表时间：2019-11-08T14:33:32.690Z 来源：《电力设备》2019年第13期作者：纪冰冰关彤 [导读] 摘要：在“智能电网”建设进程快速推进的背景下，变电站的数量不断增加，同时变电站内部的设备与系统的性能都较以往发生了“质”的改变，对运维工作人员的工作能力提出了越来越高要求，变革传统人工管理模式，加快引入与应用自动化技术刻不容缓。 (国网黑龙江宝清县电业局有限公司电力调度控制中心黑龙江宝清 155600) 摘要：在“智能电网”建设进程快速推进的背景下，变电站的数量不断增加，同时变电站内部的设备与系统的性能都较以往发生了“质”的改变，对运维工作人员的工作能力提出了越来越高要求，变革传统人工管理模式，加快引入与应用自动化技术刻不容缓。本文在对变电站运维自动化技术的应用价值进行阐述的基础上，对当下运维自动化技术应用中存在的问题与解决策略进行了浅谈，旨在有效推进国内变电站运维工作自动化建设进程。 关键词：变电站；运维工作；自动化技术；解决对策 随着我国电力事业的蓬勃发展，变电站的数目不断增多，内部的系统结构复杂度以及设备精密性程度不断增加，增加了变电站运行维护工作人员的工作量，加之运维工作技术要求不断提升，大大增加了变电站运维工作人员的工作难度。为了可以在确保变电站运维工作保质保量完成的基础上，降低运维工作人员的工作量，提高工作效率，就需要改变与创新运维工作人员的工作模式，加快引入与应用自动化技术。 1 变电站运维自动化技术应用的重要价值 运维工作是确保变电站运行稳定性与安全性的重要保障。随着智能变电站建设力度的加大，变电站运维工作量不断增加，工作技术要求不断提升，传统以人工巡检为主的运维工作模式已经无法满足新形势下变电站的工作需求。此时如果可以将自动化技术应用于变电站运维工作中，那么可以在提升运维工作质量与效率的基础上，降低人力成本，增加供电企业的经济效益。比如，通过自动化运行软件的应用，可以实现对各种变电站内部设备的运行情况进行全天候不间断监控，并且在出现故障隐患后可以进行自动报警，这样有助于提高故障解决的时效性，降低变电站运行故障可能造成的损失。 2 变电站运维自动化技术应用中存在的问题 2.1 人员素质偏低问题 虽然运维自动化技术在变电站运维工作中的应用可以减轻运维人员的工作量，但是这并不意味着运维工作人员的素质问题就可以不管不顾。实际上，运维自动化技术的应用会对运维人员自身的工作素质提出更高要求，所以当下变电站运维工作人员素质偏低问题也是影响运维自动化技术得以顺利应用的一个重要问题。比如，在运维自动化技术的支持下，电力二次系统运维过程中会以软硬件相结合的方式，融合了计算机控制、通信技术、自动化技术和电子技术等众多领域的技术，所以为了可以全面、准确地分析变电站的运维工作数据，就需要运维工作人员具备很高的专业技术水平与广泛的专业知识面。 2.2 技术支撑不足问题 当下我国变电站运维自动化技术还没有得到全面普及与贯彻落实，各地区的变电站都结合自身的情况开始逐步运用自动化技术，但是在当下许多变电站的运维自动化技术建设中依旧还存在技术支撑不足的问题。比如，在变电站运维工作中会实时产生海量的运行数据，但是由于运维自动化系统建设过程中缺乏人工智能技术以及规则引擎和数据库等一些专家系统技术支持，使得运维工作人员需要亲自从海量的变电站运行数据中去挖掘和分析关键信息，这种情况势必会影响运维工作的效率，同时也会增加变电运行故障的发生概率。 2.3 运维信息共享问题 在自动化技术的支撑下，可以在变电站运维工作中构建各种各样的监控系统，以此对不同的变电运行设备或系统运行的情况进行实时监控。但是由于不同的监控系统业务面对的对象不同，实际的部署和管理中可能会存在相互独立的情况，这使得有关系统安全的相关信息无法实现相互共享与互动，进而影响了安全策略制定的一致性，同时也会增加复杂运行数据相互干扰的情况，这势必也会对变电运维工作的效率带来不利影响。 3 变电站运维自动化技术应用问题的解决策略 3.1 提升运维人员素质 运维工作人员是变电站运维工作的主体，也是影响整个运维自动化系统建设成败的一个因素因素，他们自身的工作素质至关重要，所以要注意打造高素质、专业化的运维工作队伍。首先，可以在对管理体制进行改善的基础上，立足于供电企业运维工作部门的实际工作情况，优化运维工作人员结构组成的基础上，组织他们积极学习变电站运维工作方面的相关标准以及自动化技术、信息遥控技术等先进的技术，尤其是要注意一同让运维人员参与到综合自动化系统建设中来，使他们亲自感受和体会运维自动化技术及其应用的项知识与注意事项，避免因为他们缺乏运维自动化技术方面的专业知识而影响自动化系统的顺利运行。其次，平时要注意定期开展运维工作人员教育培训和业务考核工作，督促他们积极学习自动化技术等先进技术。最后，要注意增强运维人员的信息处理能力。鉴于中电力调度工作的实时性要求，变电站中二次系统的运维工作人员要时刻注意关注包括二次设备运行情况、机房环境参数、系统信息安全以及网络互连情况等众多运行数据，这对运维工作人员处理信息的能力提出了更高要求，所以提升他们的信息处理能力也是当下顺应运维自动化技术应用与发展的一个必然要求。 3.2 强化先进技术支撑 为了可以更好地推动变电运维自动化技术在变电站自动化建设过程中得以贯彻落实，离不开先进科学技术的支撑。一方面，要立足于变电站运维工作的需求，灵活地运用云计算技术、大数据技术、人工智能技术以及规则引擎和数据库等一些专家系统技术支持，这样可以提升变电站运行关键数据的挖掘和分析有效性。另一方面，要对当下变电站运维自动化技术中的一些技术进行改进与优化。比如，当下的信息遥控技术、数据采集技术与设备抗干扰技术等在实际的自动化建设过程中还存在一些问题，要结合实际的自动化建设需求进行合理改进，如在优化自动化数据采集技术期间，要注意全面整合全部传输的信息，确保信息采集的全面性，同时还可以在建立的运维自动化系统中科学设置报警装置，以此确保自动化技术应用的安全性。 3.3 注重共享运维信息 为了进一步提高变电站运维自动化技术的应用质量，还要进一步打通运维信息共享的通道。比如，可以从自动化系统构建过程中的软
变电站综合自动化系统设计方案 1.1.2 研究现状 变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。 如今变电站综合自动化已成为热门话题，研究单位和产品也越来越多，国内具有代表性的公司和产品有：北京四方公司的CSC 2000系列综合自动化系统，南京南瑞集团公司的BSJ2200计算机监控系统，南京南瑞继电保护电气有限公司的RCS一9000系列综合自动化系统，国电南自PS 6000系列综合自动化系统、武汉国测GCSIA变电站综合自动化系统、许继电气公司的CBZ一8000系列综合自动化系统。国外具有代表性的公司和产品有：瑞典ABB的MicroSCADA自动化系统等。现在的变电站自动化系统将站内间隔层设备（包括微机继电保护及自动装置、测控、直流系统等）以互联的方式与主机实现数据交换与处理，从而构成一种服务于电网安全与监测控制，全分散、全数字化和可操作的自动控制系统。 本系统站控层用的软件工具是瑞典ABB公司开发的用于变电站自动化系统的MicroSCADA和COM500，COM500作为前置机，它是整个系统数据采集的核心，MicroSCADA用于后台监控；间隔层测控装置用的主要是芬兰ABB公司生产的是REF54_系列和瑞典ABB公司生产的REC561等自动化产品，远动装置用的是浙江创维自动化工程有限公司自主研发CWCOM200。
前言 电力是国民经济发展的基础，随着人民生活水平的不断提高，现代化、自动化程度的不断加深、发展。与工农业生产和人民日常生活更加密切。电力作为国民经济的先行产业，必须加快建设。只有电力工业先行，国民经济才能以更高、更快的建设速度良性向前发展。 变电所作为联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用。它影响整个电力系统的安全经济运行。因此安全性、可靠性、灵活性就成为变电所设计的关键问题。设计中要把以上诸多因素经过充分的研究论证，综合平衡后才能最后确定方案。 本设计是以毕业设计任务书为依据，结合电力工业的安全性、经济性、可靠性、灵活性进行了设计。设计中对主接线方案进行了论证，确定了主变压器的容量和台数，并进行了短路电流计算；依据电气设备的选择原则，对设备进行了校验和选择，对室内外配电装置和防雷接地进行了设计，并配有图纸。 在设计过程中，盛四清老师给予我精心的指导和热情帮助，并提出了很多宝贵经验和建议使设计工作顺利圆满地完成，对此表示衷心的感谢！！但由于时间有限，在设计过程中难免出现错误和不妥之处，恳请老师批评，指正和修改。
第一章 原始资料分析 1.1 原始数据 上一级变电所220kV 进线4回，归算至220kV 母线的系统短路电抗为0.05，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA. 1.2 负荷情况 1、110kV 侧：最大负荷240MW, 最小负荷180MW ，架空出线6回 cos 0.90θ= max 5500T h = 2、10kV 侧： 最大负荷 20MW ，最小负荷12MW, 出线10回 cos 0.85θ= max 5000T h = 1.3 系统情况 1、220kV 母线电压满足常调压要求； 2、220kV 母线短路电流标幺值为20（100B S MVA =） 3、110kV 母线短路电流标幺值为12（100B S MVA =） 4、10kV 线路对端无电源 1.4 环境条件 1、最高温度400C ，最低温度025C -，年平均温度200C 2、土壤电阻率 400r <欧·米 3、当地雷爆日 35日/年
试析变电站电气自动化控制系统分析及其应用 发表时间：2018-05-14T17:07:32.250Z 来源：《电力设备》2017年第34期作者：姚健[导读] 摘要：变电站的自动化是目前电网调度自动化的一个主要的应用。 （中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东省广州市 510730）摘要：变电站的自动化是目前电网调度自动化的一个主要的应用。随着计算机技术的提高，设备的集成化、网络化和数字化程度的提高，将传统的电力信号电缆替换为计算机电缆或光缆，就可基本实现变电站的自动化。电气自动化技术在变电站自动化方面的应用，使得计算机能够实时管理和记录变电站的运行数据，并将这些数据显示在屏幕上供调度人员参考，又可利用这种自动化技术实现监视和操控， 使得电网调度的自动化程度显著提高。 关键词：变电站；电气自动化；控制系统；应用电气工程是保证工业生产正常运行的基础保障。变电站电气自动化是将信息技术、传感器技术、自动化技术等与变电站的基础设施相结合的纽带，以此保证变电站安全、可靠运行。为了能为自动化运行创造有力的条件，需要变电站电气自动化有一个完整的电气系统作为保障。为了节省很人力资源，提高变电站的整体运行质量，需要加强电气自动化技术在变电站中的深入运用。为提高电力系统运行的准确性，并能够及时对系统故障进行处理，保证系统的安全、高效运行，主要采用电气自动化技术。 一、电气系统自动化概述 对于电气系统的自动化技术而言，其是基于计算机技术、高新技术以及运动控制技术等发展而来的技术，该技术在电力生产过程中，不仅具有自我检测以及自动调节的功能，同时还能保护定期系统和其元件，并实现网络信息的自动传输和自动控制等目的。正是因为电气自动化技术具备这些功能和作用，为电气工程中电气自动化的实现提供了可靠的保障，从根本上确保电力生产能够稳定顺利的运行。 电气自动化技术的特点：技术涵盖面广。随着我国电气工程在人们生活中扮演着重要的角色，电气自动化在其中发挥着重要的作用。对于电气自动化技术而言，其内容不仅繁琐复杂，涉及的技术面也是极广的。而电气自动化技术主要是以电子信息技术以及网络技术作为基础的，因此决定电气自动化供电质量的除了相关的硬件设备外，电气自动化系统的软件也是影响电气自动化质量的重要因素，因此在设计电气自动化系统时，应当根据具体的使用范围来进行技术方案的设计；依赖电子技术性强。在电气自动化系统中，电子计算机技术是电气自动技术的重要基础。电子技术在电气自动化系统中的应用主要集中在两个方面，一是在信号采集系统中对信号进行控制；二是控制自动化系统中传感器的信号，这些都离不开电子计算机技术。 二、变电站电气自动化控制系统的主要控制方式 2.1远程监控 远程监控技术是指利用网络的作用对整个工程中的所有设备进行远距离的操控，可以对变电站自动化控制的物质基础进行控制。远程监控技术在电气工程中使用有很多的优点：可以节省经费、节约材料等，例如可以很好的节约人力的费用、设备安装的费用；可以打破空间的限制，可以通过远程监控对整个设备的运行状况进行实时的了解，为了能准确的对变电的不足及时对变电计划进行调整，以保证设备的正常运行，作业人员可以通过分析远程监控上传输的数据进行。且当设备出现问题的时候也可以尽早知道及时的维修。然而远程监控也有不足的地方，远程监控技术对于通讯的信号以及设施的要求都很高，我国电气工程中通讯设备和通讯信号存在一些不完善的地方，造成了远程监控技术不能在通讯信号较弱的大规模电场中的电气自动化系统中运用。 2.2集中控制 在我国当前的电力行业之中，变电站是其中最为主要的变电装置，输送的电压值大小都是由变电站来统一完成的。因此在对变电站进行控制的时候，采取集中控制的方式能够为自动化控制的实施带来极大的便利，让设备和设备之间的协调变得更加的容易，从而为我国变电站自动化控制奠定基础。 2.3现场监控 电气自动化监控的重要内容是对变电站生成进行现场监控。由于现场监控可以全面的查看电气自动化的生成情况，并能够及时发现生成过程中的问题、及时采取有效的补救措施，规范了整体的生产作业程序，促进了变电站电气自动化的优化改进。 2.4线路监控 主要依据不同的线路的共同作用实现了电气自动化控制，线路是把所有变电设备连接起来的载体关键载体。每条线路的连接方式跟线路的作用有关很大的关系，需要工作人员在自动化设计时充分考虑线路的连接方式。如:隔离刀闸的操作闭锁不能选择硬接线这容易引起误操作。 三、变电站电气自动化控制系统在工作中的主要应用 3.1事故处理中的应用 为了对各类事故进行追忆和记录，可以采用电气自动化技术，电气自动化技术能够对事故进行正确判断并作出及时的处理。同时，在系统发生故障时，自动化系统能够及时的记录和系统故障有关的开关量、动作量等信息，以便工作人员能及时对事故进行正确的分析和处理。 3.2电气管理方面的应用 在电气管理方面的应用，通过运用电气自动化技术，在电气管理中采用编程调试方法，有效的采集和分析处理了变电站中流量电流、电压、公路等数据信息，有效确保了电气管理与控制的稳定性和精确性。电气自动化技术在电气管理中应用，不但促进了电气管理中新技术的更新和发展，而且在实践应用中有效的避免了变电站人工操作过程中出现失误的问题，充分展现出电气自动化控制对于变电站的重要性。 3.3在电网调度的应用 在电网调度应用中，电气自动化技术在电力调度一体化中的应用，使变电站终端、发电厂及其下属调度中心有效衔接起来，保证各工序之间的自动运行实现。在电网调度自动化电气控制中的应用，可实现对电力系统运行状态的实时监测，并对监测数据的分析正确的预测也有利于电气工程整体持续、安全、稳定的变电站自动化控制操作可以更高效地运行。 3.4在变电站自身自动化分析上的应用
电气工程及其自动化专业课程设计变电所一次系统最佳方案的设计 学生学号： 学生姓名： 班级： 指导教师： 起止日期：
- I - 一、设计要求 35KV 变电所简图如图所示，双电源供电，变电所为降压变电站，两台变压器，双回路进线， 引出多条出线 各元件参数为： 发电机：30N S MV A =?，''0.186d X =， cos 0.8?=； 变压器：12NT S MV A =?，额定电压：35/10.5kV ，%7.5K U = ，010P KW ?=， 50K P KW ?=，0%1I =，允许过载倍数：1.1； 线路L1：单位长度电抗0.4/X km =Ω，120L km =，25L km = ； 负载：''0.3l X =，10NL S MV A =? 。 1.设计35kV 降压变电所的的主接线方案（无需经济性比较） 2.选择35kV 侧和10kV 侧断路器及隔离开关的型号 二、设计方案 变电所一次接线系统中所用设备最多的是高压断路器和高压隔离开关，为此一次系统方案 设计中主要以高压断路器和高压隔离开关等设备和一次接线方式的选择为主，分析一次系统的最佳方案确定。 在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备 及一次接线系统。不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此他们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择时的基本要求是相同的，即正常运行条件下选择，以短路条件校验其动稳定性和热稳定性。对于断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。本次设计步骤如下： 1.按照题目要求，分析变压器两端接线特点，根据各种主接线的适应范围，参照《中华人民共国国家标准35kV ～110kV 变电站设计规范》GB50059-2011，初步拟定主接线方案，然后从接线的可靠性、灵活性、操作简单程度及扩建简单程度等方面比较各种主接线方案，选择决定最终方案。 2.通过负荷容量及变压器参数计算变压器两端最大电流。 3.根据变压器两侧电压等级，及流过两侧线路的最大电流在正常状态下初步选定选择断路器、隔离开关的型号。 4.通过计算电力系统各元件标幺值计算最大运行方式下变压器两端短路次暂态电流及短路冲 击电流，以用于短路器及隔离开关的校验。 5.对于变压器两侧的断路器，最大运行方式下短路时，流过的短路电流最大，计算此时的短路电流和冲击电流，以校验热稳定性，动稳定性，开断能力。 6.校验隔离开关的热稳定性，动稳定性是否满足要求
变电站综合自动化监控管理系统方案 2010年8月
目录 1、施耐德ION-Enterprise系统简介 (4) 1.1 施耐德ION-Enterprise系统概述 (4) 1.2 施耐德ION-Enterprise系统总体技术和性能指标 (5) 1.2.1执行国家或部颁标准 (5) 1.2.2 工作环境 (6) 1.2.3工作电源条件 (7) 1.2.4电磁兼容性 (7) 1.2.5抗干扰性能满足 (8) 1.2.6系统主要性能指标 (8) 1.4 施耐德ION-Enterprise系统网络拓扑结构图 (10) 2、施耐德ION-Enterprise软件系统 (11) 2.1施耐德ION-Enterprise系统特点 (11) 2.2 施耐德ION-Enterprise系统层次 (12) 2.2.1间隔层 (12) 2.2.2通讯层 (12) 2.2.3监控中心层 (13) 2.3 施耐德ION-Enterprise系统HMI界面信息 (13) 2.3.1 低压配电设备监控界面 (13) 2.3.2系统数据库查询界面 (14) 2.3.3打印记录功能 (15) 2.3.4读取各种参数界面 (16) 2.4 施耐德ION-Enterprise系统功能 (17) 2.4.1数据采集及处理功能 (17) 2.4.2控制功能 (18) 2.4.3显示、查询及打印功能： (18) 2.4.4计算、统计、分析功能 (20) 2.4.5自动报警功能 (20) 2.4.6主接线图及报表的制作、编辑功能 (21) 2.4.7在线维护功能 (21) 2.4.8自检功能 (22) 2.5 施耐德ION-Enterprise系统接口和应用软件 (22) 2.5.1智能设备接口软件 (22) 2.5.2功能完善的应用软件 (22) 2.6 施耐德ION-Enterprise系统扩展功能 (23) 2.6.1网络扩展功能 (23) 2.6.2多种通讯接口 (23) 2.6.3企业信息管理系统（MIS）接口 (23) 3、施耐德ION-Enterprise系统硬件系统 (25) 3.1 施耐德ION-Enterprise系统监控主机配置 (25) 3.2 施耐德ION-Enterprise系统通讯设备 (25) 4.服务及质量保证体系 (27)
变电所一次系统最佳方案的设计 在发电厂和变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备及一次接线系统。不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同，因此他们的具体选择方法也不相同。但是，为了保证工作的可靠性及安全性，在选择时的基本要求是相同的，即正常运行条件下选择，以短路条件校验其动稳定性和热稳定性。对千断路器、熔断器等还要校验其开断电流的能力。 变电所一次接线系统中所用设备最多的是高压断路器和高压隔离开关，为此一次系统方案设计中主要以高压断路器和高压隔离开关等设备和一次接线方式的选择为主，分析一次系统的最佳方案确定。 一、基本资料 变电所一次接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。一次接线的技术比较主要的是个方案的供电可靠性和运行灵活性的定性分析。一次接线的经 济比较包括计算综合投资、计算年运算费用和所选方案综合比较三方面内容。本 次计算分析时，只计算考虑各方案中不同的部分。 (1 ) 电力系统简图如图1 所示，系统中有两台变压器、双电源、双回路进线与多条引出线。 。一一一一· 。．一．一..一 图1 电力系统简图 ( 2 ) 选择吉林省长春市的自然条件：平均温度 2 2 .9?c , 最高温度 3 s? c , 最 低温度-3 6 .s·c , 雷暴日3 s . s·c , 最热月地面下0 .8 m 处土壤平均温度19_ 3? c 。 ( 3 ) 年最大负荷小时数兀ax = 4 50 0 h 。最大损耗所需利用时间T =3150h , 地 区电价0.5 元/kWh。 ( 4 ) 设备参数 1) 查表得发电机参数为：P = 2 5 MW, X = 0.264, cos rp = 0 .8 。 2) 查表得变压器参数为：阻抗电压百分值UK % = 7.5 ; 额定容量沁=8 MV ?A;额定电压U L I=35kV;空载损耗t:,,.。=10.9kV;短路损耗t:,,.p4= 55.8kW;空载电流百分值10%=1;价格62.9万元；两台升压变压器允许 过负载的倍数为1.05,,..,l.1。 3)线路参数：单位长度电抗X W O I=XW02=0.4n/km,LI=20km,L2=5k m。 4) 负载参数：X i" = 0 . 3 5 , 负载容量SL = 8 + j 6 MV . A 由负载计算确定容量。 二、方案拟定