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摘要：电力系统的二次回路数量多, 系统复杂, 所处的工作环境亦复杂多样。系统的各种继电保护装置、自动装置和各种监控系统随着微机产品的大量应用, 对工作环境条件的要求也越来越严格, 因此逐渐采用数字式二次电气设备实现变电站的数字化运营和管理是目前国内变电站发展的主要趋势之一, 本论文主要对35KV变电站二次电气设备实现数字化电气控制管理进行了设计研究, 这对于更高电压等级的变电站实现数字化运营和管理也是有一定借鉴和指导意义的。
关键词: 35kV 变电站 电气系统 二次电气设计
一、整站配置方案规划设计
1.监控、远动通信服务器、VQC 采用X7000变电站自动化系统的软硬件或PS6000 变电站自动化系统, 走IEC 61850 协议或IEC 60870 - 5- 103 协议, 五防、直流系统及低压保护设备通过规约转换器接入。
2.小电流接地选线功能分块进行实现, 10KV保护测控装置采集零序电流采样值, 通过监控软件的小电流接地选线模块进行判断。
3.监控采用双网双主机, 可同时工作并互为备用。
4.站内配置保护管理机按IEC 61850 规约收集站内信息。
5.35kV 开关的端子箱(或GIS 控制柜)配置智能终端, 输入开关位置、低气压、刀闸位置等状态量, 输出跳合闸命令, 含操作回路。
6.10kV 开关柜内配置智能终端设备采集电流电压信号后送至控制室。
7.变压器保护双重化配置, 接收来自各间隔合并器的信息, 分布式采样。
8.35kV 母线保护双重化配置, 接收来自220kV 各间隔合并器数据, 分布式采样。
9.控制室内屏间传输的开关位置信号、跳闸闭锁信号仍需进行少量电缆连接。
10.保护双重化配置时智能终端按双CPU 架构设计, 各自完成一套独立的操作回路。
11.故障录波采用FT3协议将数据集中器集成在装置内部实现故障录波功能。
二、35kV 变电站电气二次设计实现
1.主要二次电气设备配置。35kV 的二次设备下放到开关柜, 与一次设备距离很近, 开关设备和二次设备间仍采用传统的硬接线交换信息。35kV 电流互感器也采用模拟输出的电子式互感器, 用电缆直接接到二次设备。由于35kV 电压互感器与二次设备间距离较远, 输出数字信号, 用点对点光纤通信线路传输到二次设备。
1.1互感器选用数字接口的光电式互感器, 35kV 电流电压互感器和10kV 电压互感器选用输出数字信号的电子式互感器。10kV 系统的
二次设备下放到开关柜, 选用模拟输出的电子式电流互感器。
1.2开关设备选用传统设备+ 智能终端方案, 35kV 的开关设备用传统开关设备+ 智能终端的方式改造成智能开关, 有利于降低造价和风险, 保证工期, 同时也能满足数字化变电站的要求。10kV 开关设备与二次设备距离小, 与二次设备用硬接线交换信息, 不需智能化改造。个别与二次设备距离较远的10kV 开关设备, 也按传统开关设备+ 智能终端的方式实现智能化。
1.3主要二次设备和系统软件选用改进的成熟产品, 部分现在广泛使用的成熟二次设备和系统软件通过改造可满足数字化变电站的要求。按IEC61850 标准改进产品的通信协议。如果二次设备需与过程层设备直接交换信息, 则为其增加过程层总线接口代替原有的硬接线。
2.继电保护和自动装置配置。
2.1 35kV 配电装置保护配置。根据小电流接地系统线路保护的配置原则, 35kV线路配置如下: 三相式电流闭锁电压速断保护; # 三相式定时限过电流保护; 三相一次自动重合闸: 手动、远动跳闸不重合;%低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸; & 小电流接地选线及零序2段过流保护; 采用完全星形接线, 不设单独的零序CT, 装置内部合成3 I0。过负荷报警; ( 35kV 分段保护配置: 电流速断和过电流保护。
2.2 10kV 配电装置保护配置。根据小电流接地系统线路保护的配置原则, 10kV 线路配置如下: 三相三段式电流保护; # 三相两次自动重合闸: 手动、远动掉闸不重合(重合闸次数应能选择) ; 低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸; %小电流接地选线及零序2段过流保护; &采用完全星形接线, 不设单独的零序CT, 装置内部合成3I0。过负荷报警; 10kV分段保护配置: 电流速断和过电流保护。
2.3并联无功补偿装置保护配置。电容器组保护按照)并联电容器装置设计规程*的要求进行设置, 设置如下: 三相式限时电流速断保护; # 三相式过电流保护; 母线过电压保护; %PT 断线闭锁的母线失压保护; & 三次谐波过滤的零序电压保护(开口三角电压)。
2.4安全自动装置配置如下:
2.4.1备用电源自动投切装置: 开关手跳闭锁自投。要求具备运行方式自动识别功能、闭锁/启动备用电源互投装置功能、PT 断线识别和闭锁功能。35kV 备用电源自投: 设为分段自投方式。主变中压后备保护动作闭锁备自投;10kV 备用电源自投: 设为分段自投方式。主变低压后备保护动作闭锁备自投。2. 4. 2 PT 并列: 35kV、10kV 分别设置PT 并列装置, 完成保护、测量电压回路和计量电压回路切换功能。可以手动或自动并列。
2.4.3三相自动重合闸装置: 保护装置内部已配置有三相自动重合闸插件, 不再独立配置。
2.4.4低周(低压)减载装置: 本站配置一套独立的微机型低周(低压)减载装置。
2.4.5全站配置一套微机型主变过负荷联切装置。
2.4.6全站配置一套微机型故障录波器。
三、结语
数字化变电站是指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站, 基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等。数字化变电站主要是充分利用现在国内最先进的数字化技术对变电站现有的一、二次设备进行改造, 使之能够达到数字化变电站的建设目的。实现变电站信息数字化, 提供实时、可靠、完整的共享信息平台, 并以此为基础提升现有设备和功能的技术水平, 发展新的自动化功能, 以提高变电站的技术性和经济性。数字式变电站实现的基本原理是将现有的电磁式互感器更换为数字式、光电式或者电子式互感器, 主变压器及一次开关设备为传统设备加装智能终端设备, 使之成为智能化的一次设备, 再配以数字化变电站系统, 所有二次设备均通过改造使之能够与上述一次设备进行无缝连接, 真正实现了全站数字化的目的。为此, 本论文主要针对变电站的二次系统, 结合35KV变电站的电气规约展开二次电气设备及数字化系统的设计分析, 以期从中找到可靠可行合理的数字化变电站电气控制设计的方法, 并以此和广大同行分享。
参考文献:
[1]王晓京,500KV大型变电站配电装置的选型问题[J].电力建
设,2001,22(10):30-31,36.
[2]曾庆禹.电力系统数字光电量测系统的应用及效益分析[J].
电网技术,2001,25(5):6-9.
[3]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展二+++集成自动化寿
命周期成本[J].电力系统自动化,2000,24(20):1-5.
关键词: 35kV 变电站 电气系统 二次电气设计
一、整站配置方案规划设计
1.监控、远动通信服务器、VQC 采用X7000变电站自动化系统的软硬件或PS6000 变电站自动化系统, 走IEC 61850 协议或IEC 60870 - 5- 103 协议, 五防、直流系统及低压保护设备通过规约转换器接入。
2.小电流接地选线功能分块进行实现, 10KV保护测控装置采集零序电流采样值, 通过监控软件的小电流接地选线模块进行判断。
3.监控采用双网双主机, 可同时工作并互为备用。
4.站内配置保护管理机按IEC 61850 规约收集站内信息。
5.35kV 开关的端子箱(或GIS 控制柜)配置智能终端, 输入开关位置、低气压、刀闸位置等状态量, 输出跳合闸命令, 含操作回路。
6.10kV 开关柜内配置智能终端设备采集电流电压信号后送至控制室。
7.变压器保护双重化配置, 接收来自各间隔合并器的信息, 分布式采样。
8.35kV 母线保护双重化配置, 接收来自220kV 各间隔合并器数据, 分布式采样。
9.控制室内屏间传输的开关位置信号、跳闸闭锁信号仍需进行少量电缆连接。
10.保护双重化配置时智能终端按双CPU 架构设计, 各自完成一套独立的操作回路。
11.故障录波采用FT3协议将数据集中器集成在装置内部实现故障录波功能。
二、35kV 变电站电气二次设计实现
1.主要二次电气设备配置。35kV 的二次设备下放到开关柜, 与一次设备距离很近, 开关设备和二次设备间仍采用传统的硬接线交换信息。35kV 电流互感器也采用模拟输出的电子式互感器, 用电缆直接接到二次设备。由于35kV 电压互感器与二次设备间距离较远, 输出数字信号, 用点对点光纤通信线路传输到二次设备。
1.1互感器选用数字接口的光电式互感器, 35kV 电流电压互感器和10kV 电压互感器选用输出数字信号的电子式互感器。10kV 系统的
二次设备下放到开关柜, 选用模拟输出的电子式电流互感器。
1.2开关设备选用传统设备+ 智能终端方案, 35kV 的开关设备用传统开关设备+ 智能终端的方式改造成智能开关, 有利于降低造价和风险, 保证工期, 同时也能满足数字化变电站的要求。10kV 开关设备与二次设备距离小, 与二次设备用硬接线交换信息, 不需智能化改造。个别与二次设备距离较远的10kV 开关设备, 也按传统开关设备+ 智能终端的方式实现智能化。
1.3主要二次设备和系统软件选用改进的成熟产品, 部分现在广泛使用的成熟二次设备和系统软件通过改造可满足数字化变电站的要求。按IEC61850 标准改进产品的通信协议。如果二次设备需与过程层设备直接交换信息, 则为其增加过程层总线接口代替原有的硬接线。
2.继电保护和自动装置配置。
2.1 35kV 配电装置保护配置。根据小电流接地系统线路保护的配置原则, 35kV线路配置如下: 三相式电流闭锁电压速断保护; # 三相式定时限过电流保护; 三相一次自动重合闸: 手动、远动跳闸不重合;%低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸; & 小电流接地选线及零序2段过流保护; 采用完全星形接线, 不设单独的零序CT, 装置内部合成3 I0。过负荷报警; ( 35kV 分段保护配置: 电流速断和过电流保护。
2.2 10kV 配电装置保护配置。根据小电流接地系统线路保护的配置原则, 10kV 线路配置如下: 三相三段式电流保护; # 三相两次自动重合闸: 手动、远动掉闸不重合(重合闸次数应能选择) ; 低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸; %小电流接地选线及零序2段过流保护; &采用完全星形接线, 不设单独的零序CT, 装置内部合成3I0。过负荷报警; 10kV分段保护配置: 电流速断和过电流保护。
2.3并联无功补偿装置保护配置。电容器组保护按照)并联电容器装置设计规程*的要求进行设置, 设置如下: 三相式限时电流速断保护; # 三相式过电流保护; 母线过电压保护; %PT 断线闭锁的母线失压保护; & 三次谐波过滤的零序电压保护(开口三角电压)。
2.4安全自动装置配置如下:
2.4.1备用电源自动投切装置: 开关手跳闭锁自投。要求具备运行方式自动识别功能、闭锁/启动备用电源互投装置功能、PT 断线识别和闭锁功能。35kV 备用电源自投: 设为分段自投方式。主变中压后备保护动作闭锁备自投;10kV 备用电源自投: 设为分段自投方式。主变低压后备保护动作闭锁备自投。2. 4. 2 PT 并列: 35kV、10kV 分别设置PT 并列装置, 完成保护、测量电压回路和计量电压回路切换功能。可以手动或自动并列。
2.4.3三相自动重合闸装置: 保护装置内部已配置有三相自动重合闸插件, 不再独立配置。
2.4.4低周(低压)减载装置: 本站配置一套独立的微机型低周(低压)减载装置。
2.4.5全站配置一套微机型主变过负荷联切装置。
2.4.6全站配置一套微机型故障录波器。
三、结语
数字化变电站是指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站, 基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等。数字化变电站主要是充分利用现在国内最先进的数字化技术对变电站现有的一、二次设备进行改造, 使之能够达到数字化变电站的建设目的。实现变电站信息数字化, 提供实时、可靠、完整的共享信息平台, 并以此为基础提升现有设备和功能的技术水平, 发展新的自动化功能, 以提高变电站的技术性和经济性。数字式变电站实现的基本原理是将现有的电磁式互感器更换为数字式、光电式或者电子式互感器, 主变压器及一次开关设备为传统设备加装智能终端设备, 使之成为智能化的一次设备, 再配以数字化变电站系统, 所有二次设备均通过改造使之能够与上述一次设备进行无缝连接, 真正实现了全站数字化的目的。为此, 本论文主要针对变电站的二次系统, 结合35KV变电站的电气规约展开二次电气设备及数字化系统的设计分析, 以期从中找到可靠可行合理的数字化变电站电气控制设计的方法, 并以此和广大同行分享。
参考文献:
[1]王晓京,500KV大型变电站配电装置的选型问题[J].电力建
设,2001,22(10):30-31,36.
[2]曾庆禹.电力系统数字光电量测系统的应用及效益分析[J].
电网技术,2001,25(5):6-9.
[3]曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展二+++集成自动化寿
命周期成本[J].电力系统自动化,2000,24(20):1-5.