陳春友李英武航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院
　　
　　[提要]本文對變配電站計算機監(jiān)測與控制電氣設計的系統(tǒng)選型,設計原則及設計內容進行了敘述,并對變電站綜合自動化系統(tǒng)的特點及電氣設計進行了簡單的介紹。
　　
　　[關鍵詞]變配電站計算機監(jiān)測與控制綜合自動化
　　
　　隨著電子技術與計算機技術的發(fā)展,變配電站的自動化水平不斷提高。這就要求在進行變配電站電氣設計時不斷采用性能可靠、技術*以及自動化程度高的產品,從而保證變配電站自動化水平得到提高。變配電站自動化水平提高之后,可以提高變配電站的供電可靠性,可以及時發(fā)現(xiàn)故障減少停電時間,合理調配負荷實現(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計中應積極選用計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
　　
　　變配電站自動化包括繼電保護,變配電站集中監(jiān)控以及遠方調度管理三個部分。繼電保護有常規(guī)電磁型繼電器保護,晶體管繼電保護與微機保護三種形式。常規(guī)繼電器保護仍在繼續(xù)使用,晶體管保護是一種過渡型產品,現(xiàn)在已被*的微機保護所替代。智能化開關與智能化開關柜,以及變配電站綜合自動化系統(tǒng)集繼電保護,數(shù)據(jù)監(jiān)測及遠方調度于一體,在變配電自動化設計中應根據(jù)工程實際情況選用上述產品。
　　
　　一、系統(tǒng)選型
　　
　　1.繼電保護
　　
　　1）35KV及以上的變配電站一般都有變壓器保護,應優(yōu)先考慮選用微機保護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,應以常規(guī)繼電保護為主。選用價格低、性能可靠的智能化開關,智能化開關柜或綜合自動化系統(tǒng)之后,可以取消常規(guī)繼電保護。
　　
　　2.站內集中監(jiān)測與遠方調度
　　
　　1）站內集中監(jiān)測與遠方調度有集中式與分散于開關柜內的集散系統(tǒng)兩種形式,變配電站綜合自動化系統(tǒng)是一種的分散安裝于開關柜內的變配電站站內集中監(jiān)測與遠方調度系統(tǒng)。
　　
　　2）集中式變配電站計算機監(jiān)測與遠方調度系統(tǒng)需要安裝各種電量變送器。測量、信號與控制電纜要由開關柜內引出,外部電纜數(shù)量多,設計與施工工作量大,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柜內,大都采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進行測量,省掉了電量變送器,有些還可以省掉開關柜上的指示儀表。外部電纜只有一根通信電纜與供電電源電纜,設計與施工簡單。所以應積極推廣選用。
　　
　　4）智能化開關與智能化開關柜本身已經具備集中監(jiān)測與遠方調度功能。只要設計一根通信電纜引到調度值班室*控制站計算機就可以實現(xiàn)集中監(jiān)測與遠方調度。但由于各廠家的通信協(xié)議不統(tǒng)一,不同廠家的產品實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)比較困難,所以近期還難以推廣應用。
　　
　　二、電氣設計原則
　　
　　1.一次系統(tǒng)設計原則
　　
　　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要求與規(guī)定進行設計。
　　
　　2）變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后,應發(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)設計原則
　　
　　1）二次系統(tǒng)設計方案
　　
　?、匍_關柜內的繼電保護,計量,信號與控制回路設計不變,值班室的繼電保護屏與*信號系統(tǒng)（信號屏,計量屏與控制屏）保持原設計不變,再設計一套重復的計量、信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
　　
　?、陂_關柜內的繼電保護,計量,信號與控制回路設計不變,值班室的*信號系統(tǒng)（信號屏、計量屏與控制量）取消,集中保護的繼電保護屏應保留,再將計量,信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
　　
　　③開關柜內的繼電保護,計量,信號與控制回路設計不變,值班室的*信號系統(tǒng)（信號屏,計量屏與控制屏）只包括電源進線與母線聯(lián)絡開關柜,所有出線開關柜均不進入*信號系統(tǒng)。電源進線,母線聯(lián)絡開關柜及所有出線開關柜的*信號系統(tǒng)（信號、計量與控制）全部進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
　　
　　2）二次系統(tǒng)設計原則
　　
　?、僮兣潆娬静捎糜嬎銠C監(jiān)測與控制后值班室原有的*信號系統(tǒng)（信號屏,計量屏與控制屏）應取消,采用集中保護的繼電保護屏應保留,應優(yōu)先選用第二方案。
　　
　?、趯τ谟刑厥庖蟮膯挝换虻貐^(qū),可以選用第三方案,*方案一般不宜設計選用。
　　
　　三、電氣設計
　　
　　1.一次系統(tǒng)電氣設計
　　
　　1）一次系統(tǒng)的電氣主接線方式按原設計不變,在單線系統(tǒng)圖的設備型號說明中應注明采用計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)后所增加的設備數(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)進行遠方遙控操作的開關,一定要選用能進行遠方合分閘的自動開關。
　　
　　3）開關運行狀態(tài)要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的開關,一般要有一對獨立的常開接點引人計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。低壓自動開關的型號設計時一定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)設計
　　
　　1）繼電保護設計
　　
　?、?5KV及以上供電系統(tǒng)可以考慮選用微機保護,而且應優(yōu)先考慮采用變配電站綜合自動化單元。
　　
　　②10KV供配電系統(tǒng)仍應以常規(guī)繼電器型繼電保護為主,可以再設計只有監(jiān)控功能的變配電站綜合自動
　　
　　化單元。
　　
　?、?20/380V低壓配電系統(tǒng),仍應以自動開關與熔斷器作為保護,再設計只有監(jiān)控功能的變配電綜合自動
　　
　　化單元。
　　
　　2）.測量回路設計
　　
　　①需要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的測量參數(shù)由設計者根據(jù)有關規(guī)定與用戶實際需要來確定。
　　
　?、谛枰M入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的各種測量參數(shù),首先經過電流互感器與電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一電流與交流。一100V電壓,220/380V系統(tǒng)直接利用交流守-220V或+-380V電壓,然后再經各種電量變送器將交流參數(shù)變?yōu)橹绷鳌Ｒ?V,←10mA,4一20mA或←10號給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行測量。
　　
　?、垭娏孔兯推鞯姆N類與電工測量儀表*對應。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*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。設計時應將電量變送器統(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。
　　
　?、蓦妷鹤兯推鞯臏y量輸入電壓zui大值應提高20%,高壓選交流120V,低壓選交流250V或420V,各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。一或0-100V測量信號,低壓直接取220V或380號。不再需要各種電量變送器,開關柜上各種測量儀表可以取消。
　　
　?、唠姸扔嬃繎x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,設計時應優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型,輸出為隔離型的脈沖電度表。計量柜電度表一般不進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng),所以應在進線開關柜內增加有功與無功脈沖電度表各一塊,作為內部統(tǒng)計用電量使用。
　　
　　3）信號回路設計
　　
　?、偎行枰嬎銠C監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行監(jiān)視的開關狀態(tài),均應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。
　　
　?、谒行盘柪^電器均應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*信號系統(tǒng)時,信號繼電器應再有一對常開接點引到*信號系統(tǒng),以下兩種常開接點應分開,由于電壓等級不同,不能共用地線。
　　
　　4）控制回路設計
　　
　?、儆嬎銠C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。將其并連接到開關柜的合分閘開關或按鈕上就可以進行遠方合分閘操作。
　　
　　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柜上合分閘開關或按鈕之間應設計手動與遠方自動轉換開關。
　　
　?、?0KV及以上的供配電系統(tǒng)需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行遠方合分閘操作時,其控制開關應取消不對應接線,可以選用自復位式轉換開關,也可選用控制按鈕。
　　
　?、芩羞M入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的遠方操作開關的手動分閘操作開關或按鈕應有一對獨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)一個開關量輸入信號,以防止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,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-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)外部電纜設計
　　
　　變配電站綜合自動化系統(tǒng)的外電纜設計非常簡單,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)控器應由電源集中供電,以保證供電可靠性,增加抗*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,可以不設現(xiàn)場控制站,電力監(jiān)控器的通信電纜可以直接引到*控制站。供電電源可由變配電站內單獨提供,距離*控制站近時,也可以由*控制站供電。通信距離可達3Km.
　　
　　變配電站內開關柜數(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)的二次接線圖設計
　　
　　變配電站綜合自動化系統(tǒng)的二次接線圖設計按所選用的電力監(jiān)控器種類分為只有監(jiān)控功能與帶保護功能兩種。10KV及以下電壓等級的供電系統(tǒng)一般應選用只有監(jiān)控功能的電力監(jiān)控器,其二次接線圖見有關產品設計項或手冊。