变配电站计算机监测与控制系统的电气设计

　　随着电子技术与计算机技术的发展,变配电站的自动化水平不断提高。这就要求在进行变配电站电气设计时不断采用性能可靠、技术先进以及自动化程度高的产品,从而保证变配电站自动化水平得到提高。变配电站自动化水平提高之后,可以提高变配电站的供电可靠性,可以及时发现故障减少停电时间,合理调配负荷实现优化运行,还可以减少值班人员,实现无人或少人值守。所以在变配电站的设计中应积极选
用计算机监测与控制系统。

　　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三个部分。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三种形式。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。

一、系统选型

　1.继电保护　

1)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。
2)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。

　2.站内集中监测与远方调度
　　
1)站内集中监测与远方调度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。
2)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。
3)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。
4)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。

二、电气设计原则

　1.一次系统设计原则

　1)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。
　2)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。
　3)变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班,值班室面积可以减小,分散值班可以集中于一处值班。

　2.二次系统设计原则

　1)二次系统设计方案
　①开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的继电保护屏与中央信号系统(信号屏,计量屏与控制屏)保持原设计不变,再设计一套重复的计量、信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。
　②开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统(信号屏、计量屏与控制量)取消,集中保护的继电保护屏应保留,再将计量,信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。
　③开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统(信号屏,计量屏与控制屏)只包括电源进线与母线联络开关柜,所有出线开关柜均不进入中央信号系统。电源进线,母线联络开关柜及所有出线开关柜的中央信号系统(信号、计量与控制)全部进入计算机监测与控制系统。
　2)二次系统设计原则
　①变配电站采用计算机监测与控制后值班室原有的中央信号系统(信号屏,计量屏与控制屏)应取消,采用集中保护的继电保护屏应保留,应优先选用第二方案。
　②对于有特殊要求的单位或地区,可以选用第三方案,第一方案一般不宜设计选用。

三、电气设计

　1.一次系统电气设计

　1)一次系统的电气主接线方式按原设计不变,在单线系统图的设备型号说明中应注明采用计算机监测与控制系统后所增加的设备数量与型号,如电量变送器,电力监控器等。
　2)对于需要通过计算机监测与控制系统进行远方遥控操作的开关,一定要选用能进行远方合分闸的自动开关。
　3)开关运行状态要进入计算机监测与控制系统的开关,一般要有一对独立的常开接点引人计算机监测与控制系统。低压自动开关的型号设计时一定要注意满足这一要求,多选一对常开辅助接点。 [p]

　2.二次系统设计

　1)继电保护设计
　①35KV及以上供电系统可以考虑选用微机保护,而且应优先考虑采用变配电站综合自动化单元。
　②10KV供配电系统仍应以常规继电器型继电保护为主,可以再设计只有监控功能的变配电站综合自动化单元。
　③220/380V低压配电系统,仍应以自动开关与熔断器作为保护,再设计只有监控功能的变配电综合自动化单元。
　2).测量回路设计
　①需要进入计算机监测与控制系统的测量参数由设计者根据有关规定与用户实际需要来确定。
　②需要进入计算机监测与控制系统的各种测量参数,首先经过电流互感器与电压互感器变为统一的交流。一5A电流与交流。一100V电压,220/380V系统直接利用交流守-220V或+-380V电压,然后再经各种电量变送器将交流参数变为直流。一5V,←10mA,4一20mA或←10V信号给计算机监测与控制系统进行测量。
　③电量变送器的种类与电工测量仪表完全对应。有什么类型的电工测量仪表,就有什么样类型的电量变送器。即有电流变送器(单相与三相),电压变送器(单相与三相),有功功率变送器(三相三线制与三相四线制),无功功率变送器(三相三线制与三相四线制),有功/无功功率变送器,功率因数变送器(三相三线制与三相四线制),有功电度变送器(三相三线制与三相四线制),无功电度变送器(三相三线制与三相四线制),频率变送器等。
　④电量变送器的一次接线与电工测量仪表完全相同。电流回路串联在电流互感器回路中,电压回路并联在电压互感器电压回路中。设计时应将电量变送器统一布置于电流互感器电流回路的最末端,避免与电工测量仪表相互交叉布置。
　⑤电压变送器的测量输入电压最大值应提高20%,高压选交流120V,低压选交流250V或420V,各种电量变送器的输出一般选直流0一5V或4一20mA。
　⑥采用变配电站综合自动化系统之后,其监控单元均为交流采样,直接从电流或电压互感器取。一5A或0-100V测量信号,低压直接取220V或380V信号。不再需要各种电量变送器,开关柜上各种测量仪表可以取消。
　⑦电度计量应选用带脉冲输出的电度表。其型号及一次接线与原电度表相同,只在备注中说明带脉冲输出,并注明与计算机监测与控制系统相匹配的直流电源电压,设计时应优先选用自带供电电源的有源型,输出为隔离型的脉冲电度表。计量柜电度表一般不进入计算机监测与控制系统,所以应在进线开关柜内增加有功与无功脉冲电度表各一块,作为内部统计用电量使用。
　3)信号回路设计
①所有需要计算机监测与控制系统进行监视的开关状态,均应有一对常开接点引到计算机监测与控制系统。所有常开接点可以共用一个信号地线,但不能与交流系统地线相连接。
②所有信号继电器均应有一对单独的常开接点引到计算机监测与控制系统。有中央信号系统时,信号继电器应再有一对常开接点引到中央信号系统,以下两种常开接点应分开,由于电压等级不同,不能共用地线。
　4)控制回路设计
①计算机监测与控制系统都有合闸与分闸继电器输出接点,一般接点容量为A050V,3A。将其并连接到开关柜的合分闸开关或按钮上就可以进行远方合分闸操作。
②计算机监测与控制系统的合分闸继电器接点与开关柜上合分闸开关或按钮之间应设计手动与远方自动转换开关。
③10KV及以上的供配电系统需要计算机监测与控制系统进行远方合分闸操作时,其控制开关应取消不对应接线,可以选用自复位式转换开关,也可选用控制按钮。
④所有进入计算机监测与控制系统的远方操作开关的手动分闸操作开关或按钮应有一对独立的常开接点引到计算机监测与控制系统,以便在人工手动分闸时给计算机监测与控制系统一个开关量输入信号,以防止人工就地手动分闸时出现误报信号。

四、变配电站综合自动化系统

　1.变配电站综合自动化系统

　变配电站综合自动化系统是以一个配电间隔为单元,由一台电力监控器完成测量,继电保护,信号与控制。测量为交流采样,直接从电流互感器或电压互感器取交流0-5A电流信号或交流0-100V电压信号,(380/220V低压系统直接取交流0-220V或。0-380V电压信号)。所有电力监控器通过通信电缆引到计算机系统。

　2.变配电站综合自动化系统外部电缆设计

　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DJYVP22一2*2*0.5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32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。

　3.变配电站综合自动化系统的二次接线图设计

　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分为只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,其二次接线图见有关产品设计项或手册。