摘要：随着人们对供电系统的可靠性、安全性要求的日益提高, 电站自动化系统已广泛地应用到各个领域。本文进行了变配电站自动化系统的概述，以及电气设计的要点，并对电气设计中出现的上述问题进行了分析，提出了一些解决方案。
关键词：变配电站；自动化系统；电气设计
中图分类号： F406 文献标识码： A 文章编号：
前言
随着科学技术的发展，数字化变电站正在逐渐兴起。变配电站综合自动化系统在电力系统已经得到广泛应用, 在工业与民用变配电站也开始推广应用。变配电站综合自动化系统是电力系统继电保护中最先进的技术, 它与常规继电保护在电气设计上有着较大的区别。在其推广与应用过程中, 变配电站二次电路设计也出现了许多新问题。
一、变配电站综合自动化系统的概述
利用计算机技术, 将微机保护、自动控制与站内监控等功能集中在一起的计算机系统称为变配电站综合自动化系统。变配电站的自动控制主要有备用电源自动投切与母线电压自动切换。站内监控能将变配电站的电流、电压、功率、电能、频率与谐波等参数以及各种事故报警及时传输到计算机, 使值班人员随时观察到变配电站的运行情况, 及时发现与处理事故,减少事故停电时间。在小型变配电站可以不设置计算机, 变配电站综合自动化装置有事故与预告报警输出干接点, 可将其分别引到值班室中央信号屏 , 发生事故可以及时报警。值班人员可以随时到配电室, 在变配电站综合自动化装置液晶显示屏上对变配电站的各种参数以及事故记录进行观察。在继电保护方面它有自诊断功能, 保护整定简单方便, 精度高。能随时观察到各种保护整定值, 并可在线整定。随着产品质量不断提高, 价格不断下降,其应用会越来越广泛。
二、电气设计内容
变配电站综合自动化系统的电气设计为二次电路设计。主要内容包括保护功能选择、操作电源设计、测量回路设计、控制回路设计、信号回路设计以及外部电缆设计。控制回路还包括备用电源自动投切与母线测量电压自动切换。变配电站一次供电方案确定后, 便可进行一次单线系统图设计, 选择开关柜与操动机构型号。然后即可进行变配电站综合自动化系统的二次电路设计。它首先要满足一次供电方案以及所选的开关柜与操动机构技术要求。变配电站综合自动化系统不会影响到一次供电方案以及开关柜与操动机构选择。
三、电气设计原则
在一次系统设计里面，变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响，一次系统接线方式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。变配电站采用计算机监测与控制后，应发挥计算机的图形显示功能，模拟盘可以简化或取消；可以实现无人或少人值班，值班室面积可以减小，分散值班可以集中于一处值班。
四、变配电站自动化系统的电气设计要点
操作电源设计
操作电源是变配电站二次电路设计的内容之一。直流操作选用直流屏, 采用蓄电池作为操作电源的后备, 因而直流操作电源的可靠性是非常高的。由于直流屏的价格比较高, 直流操作一般用于进出线回路比较多、供电可靠性要求比较高的变配电站。交流操作的价格比较低, 用于出线回路比较少、重要性不高的中小型变配电站, 操作电源直接取自电压互感器, 事故跳闸由电流脱扣器来完成, 其可靠性也比较高, 但电流脱扣器整定比较困难。当进出线回路比较多, 特别是采用变配电站综合自动化装置以后, 操作电源为交流操作时, 应选用逆变电源供电,其可靠性比较高, 但逆变电源价格也比较高。
2、测量回路、控制回路、信号回路设计
测量回路设计分为电流测量回路与电压测量回路设计。电流测量回路设计的主要问题为三电流互感器与两电流互感器以及零序电流互感器选择。电压测量回路设计的主要问题为V/V型与Y0 /Y0 / ( 开口三角形) 电压互感器选择。变配电站综合自动化装置液晶显示屏上可以观察到电流等参数, 开关柜上就可以不再设计各种测量仪表。高压电动机出线柜与高压电动机机旁以及DCS（集散控制系统) 操纵台应设计单相过载型指针式电流表, 以便于观察到电动机的启动电流与启动时间。有计算机系统时可统计电能报表, 开关柜上应安装普通型自带电源隔离输出的脉冲电能表。常规设计开关柜合分闸操作开关采用不对应接线。合分闸操作开关有预合—合闸—合后与预分—分闸—分后六个位置。采用变配电站综合自动化系统后, 变配电站综合自动化装置本身已有事故跳闸与事故预告报警干接点输出, 不再需要设计不对应接线。采用变配电站综合自动化系统后, 变配电站综合自动化装置本身已有事故跳闸与事故预告报警干接点输出, 不再需要设计不对应接线。
控制回路设计主要包括电源进线与母联断路器合分闸连锁、合分闸操作、不对应接线、防跳、备用电源自动投切与母线测量电压自动切换。变配电站综合自动化装置具有备自投功能。有些产品为专用备自投装置, 有些产品电源进线保护装置带备自投功能。设计时应优先选用电源进线保护装置带备自投功能的产品, 以减少投资, 简化控制回路设计。
信号回路主要有断路器合分闸位置、手车柜手车运行位置、固定柜隔离刀闸位置、接地刀闸位置等位置信号, 另外还有变压器瓦斯与温度、高压电动机运行与事故跳闸信号。控制电源在变配电站综合自动化装置内部有故障监视, 需要将开关柜内合分闸电源开关选为带报警辅助接点的低压断路器, 再将其报警辅助接点接到信号回路上。变压器瓦斯与温度、高压电动机运行与事故跳闸信号, 接到变配电站综合自动化装置的信号输入端子后, 经过软件处理可实现跳闸与报警, 这样也简化了信号回路的设计。
3、外部电缆设计
变配电站外部电缆设计包括操作电源回路电缆设计、测量回路、控制回路、信号回路与通信电缆设计。外部电缆设计电缆表后, 可以不再设计外部
电缆平面图。电缆表中要详细标明电缆编号、用途、起始端、终到端、型号与规格、长度, 以及电缆备用芯数。变配电站综合自动化系统的外电缆设计非常简单，只有一根通信电缆与一根交流 220V 电源线。通信电缆一般选用计算用屏蔽电缆，线芯为两对两芯 0.5m 铜芯线，使用一对，备用一对。也可以选用双芯屏蔽双绞线。大型变配电站也可以考虑使用光缆。电力监控器应由专用电源集中供电，以保证供电可靠性，增加抗干扰能力。有些电力监控器可以用220V 直流电源供电，此时可以由直流屏集中供电。变配电站数量少时，可以不设现场控制站，电力监控器的通信电缆可以直接引到中央控制站。供电电源可由变配电站内单独提供，距离中央控制站近时，也可以由中央控制站供电。通信距离可达 3km。变配电站内开关柜数量少时，可以几个变配电站合用一个现场控制站，每个现场控制站可带几个电力监控器。电力监控器到现场控制站及现场控制站之间的最远距离均为 5km。
4、变配电站综合自动化系统的二次接线图设计
按所选用的电力监控器种类，变配电站综合自动化系统的二次接线图设计有监控功能与带保护功能两种。10kV 及以下电压等级的供电系统一般应选用只有监控功能的电力监控器。
结束语
变配电站设计中普遍采用了综合自动化系统，在二次电路设计中与常规保护容易出现误差。由于各厂家生产的变配电站综合自动化装置在保护功能与端子定义上差别比较大，在二次电路设计中的操作电源、保护功能设置以及信号回路等方面出现了不少问题。这就要求在实际设计工作中合理进行变配电自动化系统的电气设计。
参考文献
[1] 对变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进行了探讨。
[2] 王建南主编. 工厂供电系统继电保护及自动装置. 北京: 冶金工业出版社, 1998: 5 - 18, 23 - 54, 228 - 241.