35kV变电站微机综合保护自动化系统的总体设计

陈庆丰

（作者单位：国家新闻出版广电总局无线电台管理局564台）



35kV变电站微机综合保护自动化系统的总体设计

陈庆丰

（作者单位：国家新闻出版广电总局无线电台管理局564台）

摘 要：对35kV的变电站的微机综合保护自动化系统的设计进行分析，将电网结构和主要的运行方式作为重点分析对象，对35kV变电站微机综合保护自动化系统的模块进行总体设计。

关键词：变电站；电力保护；电网结构；系统总体设计

新型的变电站微机综合保护自动化系统是由微机等相关设备组成，主要包括所有的二次设备。变电站中一般都是2台主变压器在共同工作的，在高压的一侧有母联开关，使高压侧母排能够进行并联；低压侧的母线也分为2段，运用母线的开关进行连接。2台主变压器能够各自运行，而且在为负载供电中能够独立的完成供电的功能，借助母线连接开关，达到分闸的效果，同时也可以采用单独运行的方式为负载供电。

1 系统部分的传感部件

35kV变电站微机综合保护自动化系统的部件主要由电力保护部件、管理部件及数据采集部件组成。

1.1 检测模拟信号

在35kV的系统中，通过电压值进行模拟信号的检测，电压互感器能够将高压转化成低压的形式，形成交流信号，当2台主变压器同时运行时，电压互感器就会传出2个信号；当2台主变压器单独运行时，电压在取值的过程中只会取其中的1个数值。在对电流值进行检测的过程中，电流互感器作为传感部件，电流互感器能够将高电压侧的大电流转换成低压的小电流作为采样信号送出，其可分成计量回路电流互感器和保护回路电流互感器，前者的输出电流会非常大，最大值达到几十安培。

1.2 检测开关信号

开关信号的控制和检测一般是结合高压开关进行取样的，运用了机械联动装置，此类装置能够对继电器的接点的位置进行取样，通过继电器的接点，使保护装置的信号得以传递，手动刀闸一般是不通过继电器的接点传递信号的，在对刀闸位置的信号进行收集的过程中，一般都是外加一个信号的装置。

2 变电站微机综合保护自动化系统的总体模块设计

变电站微机自动化系统的基本结构为集散型，集散型系统能够对生产管理中所有的信息进行收集，操作人员通过计算机的操作，不仅能够实现对生产的全程管理，而且能够借助人机交互的功能完成对生产的监控。工程师接口是通过分析现场生产的状态，分析预置的参数值，针对生产的状态来确定控制的方式，对每个单元的工作状态进行调整。通用计算机接口是结合了高级语言和各种外部的设备的，对生产的状态进行查阅，对不同的变量进行分析，结合设备使用的历史数据，分析出设备运行的趋势，现场单元能够完成各类信号的输入和输出，实现现场生产中数据的收集，配合计算机完成各类算法。低级人机接口能够完善人机交互功能，对变量的状态进行分析。通信网络设备能够将物理上的不同的计算机和现场的单元设备结合起来，在生产现场进行协调，实现资源的共享，对设备进行集中的控制。随着技术的发展，新型的变电站微机综合保护自动化系统逐渐替代传统结构的变电站微机综合保护自动化系统，新型的变电站微机综合保护自动化系统的总体结构设计见图1。

图1　变电站微机综合保护自动化系统的模块结构

2.1 中心枢纽单元

值班员接口是实现所有设备运行的接口，其能够为值班员提供各类的数据，在进行数据采集的过程中，数据也是在值班员接口进行分析的，且数据能够被显示和储存，值班员就可以按照这些信息对变电站的保护决策进行分析，其也可以叫做定值计算机接口。

维护人员接口指的是按照变电站保护工作的需要，能够建立完善的维修参数，对数据采集的方式进行调整，而且能够实现模块化的处理方式，对不同的模块的工作状态进行分析的基础上，实现不同资源的使用。

通用微机接口是在电力调度的过程中，实现梯级化的管理的系统，能够使资源得到更加范围的共享。

上级调度接口是微机变电站自动化系统的子系统，这个系统能够通过运用远程技术实现数据信息的传递，调度员能够对这些数据的结合与分析，实现设备运行的决策。

上述设备都是在一个单元出现的，而且其运行都离不开网络，只有在网络环境下才能传递数据，现在主要是借助局域网进行数据的传递。

2.2 现场单元

数据的手机与处理模块，此模块能够将变电站中的电流和电压等数据收集起来，通过编码的方式能够将其传递到通用设备上，方便值班员的观察，运用电力载波或者无线通信的通道，能够实现将信息及时的送往调度中心，而且，其还能完成低级人机界面的工作。

主变压器保护模块能够将故障区分开来，可以借助差动的保护装置，实现一些后备的保护工作，能够为维修人员提供一些准确的参数，帮助维修人员及时的找出故障，确保电网运行的顺利。

配出线保护模块能够对配出线产生的故障进行分析，其能够分析配出线是短路还是多相接地的故障。

3 主要模块的设计

3.1 数据采集与处理模块

数据采集与处理模块的构成见图2。

图2　数据收集与模块处理结构图

现场控制单元是一个核心的单元，是对生产现场的数据进行收集并能够按照定值执行，直接发送到计算机的，实现对下一级的调度，实现自动化的收集各个系统的数据和信息。运用RS232口进行连接，在生产现场能够向测控单元发出信号。

遥测是通过单元的变送才完成的，变送单元是将输入信号进行收集，然后在一个有效值中得到定位，对每一个周波的数据进行分析的基础上，对10个周波的数据取平均值，分析出最准确的数据。

遥信指的是在变电站中的不同开关的设置，这些开关量的采集点能够起到二次保护的效果，一般都是设置在高压的设备周围，在运行开关信号的过程中，一般一个动作都是在瞬间就能完成的，这样就可以通过对键盘进行扫描，能够得到变电站中数据的故障问题，实现对开关状态变化的分析。

遥控是采用无人值守的方式运行的，运用遥控的方式能够确保变电站中很多电源跳闸，防止多个区域出现停电问题。这种防守时是对各个操作单元实现遥控的，能够借助直流的固态继电器进行保护，实现直流电路的联动。

电度计量的方式是结合电度表上的数据对脉冲量进行计算，结合了脉冲的宽度和脉冲所占的空间比例，分成有功电度和无功的电度。

人机界面能够对各类开关的状态进行显示，对各类设备的故障进行显示，并结合了遥控的功能，值班人员实现了对设备的实时监控。

3.2 主变压器保护模块

这个模块的输出量为模拟信号的变压器和低压侧向三相电流，借助了人工的合分变压器，能够对各类信号进行模拟。输出的开关信号能够实现继电器的控制，运用参数计算的方式分析出各类故障，将故障显示出来。

在对主变压器进行保护中，主要采用的是差动保护的方式，这种方式能够实现自动的对高压和低压的选择，能够分析变压器电压的比值，对差点的分析，然后分析变电器的运行是否是正常，当变电器出现故障时，能够运用此类方法分析出是什么原因造成的故障，主变压器的后备保护指的是变压器除了主保护系统之外，还能够进行附属的保护。可以采用零序过流保护的方式，当变压器是正常运行的状态下，能够通过三相电流瞬间值的分析，进行实时保护。负序过流保护指的是在变压器正常运行中，电流的瞬间值域相瞬时值的差值，其最大值比单向值大2倍。

在实现对瓦斯保护的过程中，变电站的变压器使用的电压都是不同的，这就导致了各类故障同时发生，所以，应该先排除故障，运用差动保护的方式，减少这种不良的反应，而且能够运用变压器中所有的故障分析，起到瓦斯保护的效果。瓦斯继电器中有2个结合点，这2个结合点要处于打开的状态，当变压器的邮箱产生故障后，由于电弧的原因，会导致绝缘体材料的分裂，产生大量的瓦斯气体。在出现局部的故障时，产生的瓦斯气体比较少，影响不是特别大，当故障遍布于整个系统中，那么瓦斯气体的形成也会比较多，产生不安全的因素。变压器的保护能够结合开关信号，对不同的逻辑单元进行保护，通过信号装置进行报警处理，检修人员会在第一时间内进行检修。

4 结语

变电站微机综合保护自动化系统设备需要实现长时间的运行，所以在进行设计时一定要考虑提高其稳定性和可靠性。变电站微机综合保护自动化系统能够实现生产效率的提升，在适应一些差异的基础上，防止差异对生产效率造成影响。35kV变电站微机综合保护自动化系统能够起到对变电站各类设备的保护作用，对其进行继电器、变压器保护的设计，能够确保变电站各类设备的顺利运行，提高变电站为人们提供更好的供电服务能力。

参考文献：

[1]杨旭方,李艳丽,王宁宁,等．智能变电站虚端子设计方法研究[J]．电工技术，2015(10)．

[2]孙向飞,束洪春．不同相位补偿方式下变压器差流特性研究[J]．昆明理工大学学报:自然科学版,2013(4)．

作者简介：陈庆丰（1974-），男，吉林榆树人，本科，副高，研究方向：广播电视设备维护。