全地下变电站的综合自动化系统设计

江泽颖

（广州供电局有限公司越秀供电局，广东 广州 510000）

0 引 言

广州地区首个全地下变电站是广州太古110 kV全地下变电站[1]。太古站的出现，意味着在商业中心区域建设全地下变电站具有可行性。由于全地下变电站通常建设在人口密集的商业中心区域且为无人站，所以对其安全可靠运行有着更高的要求。而全地下变电站综合自动化系统的出现，将直接影响变电站的安全性、供电的可靠性、工程投资规模和电网运行的智能程度。

针对全地下变电站的特殊性，本文对其进行电气主接线设计、一次设备仿真设计及其数字化自动保护系统各层级设计。

1 全地下变电站及其综合自动化系统的特点

全地下变电站主要具有两个特点。第一，位置特殊。全地下变电站建设在人口密集的商业区域，建设时要重点考虑变电站整体的电气布置与主体建筑的协调性。此外，由于其特殊性，建设过程中通常不考虑扩建的可能。第二，一切从简。由于室内地方有限，在满足系统需求的前提下，变电站接线形式要尽可能简化。作为无人站，为了设备维护的方便，站内选用常规的、可用于地下的室内GIS电气设备。

变电站综合自动化系统利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等，实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）功能进行重新组合、优化设计，是对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化系统[2]。

2 电气主接线及一次设备仿真

根据全地下变电站的特点，对其电气主接线及相关一次设备作出以下选择：110 kV侧采用线路-变压器组单元接线，10 kV侧采用单母线分段的接线方式；主变为三相油浸自冷有载调压的双卷变压器；110 kV配电装置和10 kV配电装置均选用可用于地下的室内GIS设备[3-5]。根据要求，模拟主接线图如图1所示。

图1 全地下变电站模拟电气主接线

3 数字化综合自动化系统设计方案

3.1 系统结构设计构想

本套变电站综合自动化系统参照无人值班的变电站设计。它的设计服从智能电网的总体规划，配置、功能和设备分布须满足电网安全可靠、经济运行、信息分层、资源共享等原则。系统设计采用分层式结构[6]，以网络为基础，按逻辑结构将系统分为变电站层、间隔层和过程层。

3.2 变电站层的功能

变电站层主要实现以下5个功能：（1）登陆数据库，并实时更新历史数据；（2）接收调度中心命令，并传达至间隔层和过程层，再将相关数据信息反馈至调度中心；（3）对变电站进行实时监控和人机界面联系，能够在线控制全站操作闭锁；（4）对间隔层设备和过程层设备进行在线状态下的组态、维护以及修改相关参数；（5）能对站内设备故障进行自动分析和自主操作培训。

3.3 间隔层的功能

间隔层主要实现以下4个功能：（1）汇集该层的实时数据信息并上传至变电站层，从而在变电站层和过程层之间起到通信功能；（2）对本站的一次设备实施保护和监控；（3）操作该层的闭锁功能，并具有操作同期以及其他监控功能；（4）能优先发出数据采集、控制和统计运算的命令。

3.4 过程层的功能

过程层主要实现以下2个功能：（1）对电压、电流、谐波分量和相位等数据以及站内母线、断路器、变压器等设备进行在线监测和统计；（2）智能地执行上层下达的控制命令，自主判别命令真伪性和合理性，同时控制操作精度。

4 结论

（1）在人流密集的商业中心区域发展全地下变电站，能有效解决在城市规划建设过程中未能在合适的位置预留变电站站址的问题，并保证了商业中心区域的供电稳定性。

（2）针对性的电气主接线设计对推广全地下变电站具有重要的参考作用，使变电站的设计更合理，布局更紧凑。

（3）该设计围绕全地下变电站的特殊性展开，既保证了电网运行的安全可靠，也能帮助实现远程操控无人变电站，为新型变电站的规划、设计提供了一种参考方案。

参考文献：

[1] 许斌斌，梁 杰.广州太古110kV全地下变电站的设计[J].电网与清洁能源，2011，27（7）：43-46.

[2] 张慧卿.110kV变电站综合自动化系统配置优化方案[J].华北电力技术，2009，（7）：11-15.

[3] 曾庆禹.变电站自动化技术的未来发展[J].电力系统自动化，2000，24（18）：1-4.

[4] 劳国威.对110kV变电站综合自动化系统的应用探讨[J].北京电力高等专科学校学报，2010，27（6）：27.

[5] 李 信，李巨泽.广州地区110kV变电站10kV侧优化接线方式[J].电网技术，2008，（S2）：303-306.

[6] 蒋年德，魏育成.变电站综合自动化系统体系结构研究[J].电网技术，2003，27（10）：48-51.