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摘要：隨著自動控制技術的不斷發展和電網的不斷升級，針對110kV變電站，設計變電站自動化控制系統。介紹系統整體架構、設備配置、功能實現以及防止電磁干擾等。為同類型的設計提供思路。
關鍵詞：110kV變電站；自動化系統；運行
0引言
近幾年隨著計算機技術以及相關網絡和通信技術的不斷發展，其應用場合也越來越廣泛，將這些技術應用到變電站，使工作設備得到實時監測控制，實現在遠離工作現場的地方對設備進行自動化控制，這就是自動化控制技術。通過應用由多臺計算機構成的分級控制結構進行操作，將比較分散或者是不容易收集到一起的信息收集到一塊，這是變電站綜合自動化系統的優點。變電站中各部分之間實現信息的相互交換和共享，可以在很大程度上減少變電站硬件設備的數量，極大節省成本。由于采用了自動化系統的這些優點，所以其相對于傳統的變電站具有更大的優勢，本文作者主要介紹110kV變電站綜合自動化系統的設計方案，對于經常出現的電磁干擾問題進行研究[1-2]。
1系統設計方案
（1）目標變電站概況
由于該變電站的電壓等級為110kV，所以配備一座電壓等級為110kV的總降壓變壓器，有電壓的變壓比為115/6.3的三相調壓變壓器3臺，其中一臺變壓器為備用設備。每臺功率為63MVA。變電站在進線側的形式為110kV的線路由2回進行，每回的線路都通過一臺63MVA的變壓器將電壓降為6kV，在6kV側又分出多條出線，談到變電站就無法避免無功補償這個問題，由于在負載側已經進行就地補償，變電站在無功補償的總容量方面就有所降低，所以計劃按每臺變壓器的補償容量為6000kVar來配置。除此之外該變電站還安裝了干式的接地變壓器容大小為550kVA，以及站用變壓器容量大小為干式的1/5，他們的規格分別是550/6.3-80/0.4。他們的進線側接在6kV的出現側母線上。為了防止在通斷電瞬間電弧的產生配備兩臺容量為100kVA的線圈用來消除電弧，與變壓器的中性點連接[3-4]。
（2）實現的功能
作為一個自動化監測系統其最為關鍵的功能便是監控功能，其中需要監測的項目一般有如下幾項：數據方面主要包括各種傳感器以及設備狀態的數據采集，包括模擬量、數字量、頻率量等；具有強大的存儲功能，能夠將變電站的實時工況隨時記錄起來，方便以后的查詢記錄項例如斷路器跳閘、保護動作的發生等；能夠自動識別故障并對其做相應的記錄；工作人員能夠在監控中心通過相應操作來遠程控制變電站內設備的啟動一起其他相應動作；能夠對收集到是數據做簡單的處理，比如收集到的電流以及其他的物理參數，當其發生異常時能夠提醒工作人員進行處理；能夠將記錄的數據打印出來等功能。除了監控方面的功能外還需要具備自動控制方面的功能，包括對變電站電壓控制以及無功補償的動態調整等。在電網中其關鍵的參數就是運輸電能的能力，安全穩定的以及低功耗的實現對電能的運輸是改進的目標，而這些參數都與變電站的電壓以及無功功率的補償有著密切的關系，所以要想實現變電站的自動化控制就必須具備這兩個參數的動態調整和控制能力。這樣才能保證整個電力系統運行在最佳狀態。最后便是能夠實現在低頻段減少負荷的自動化控制，交流電都有固定的頻率，而在這個頻率下運行的設備能夠長時間保持正常的工作狀態，如果電網中供給的電能頻率變化范圍比較大，這會對用電設備造成很大的損壞，尤其是某些比較精密的設備，國家相關文件中規定交流電頻率必須維持在50Hz，上下波動幅度在0.1~0.2Hz之內，當電網中出現頻率不穩定時必須采取相應措施及時將其恢復，這是自動化控制中的一個難點。
（3）設計方案
所示為系統的整體架構圖，從圖中可以看出系統采用計算機和控制單元來組成，采用的結構是分層式的，整個系統以工業以太網作為基礎用測控單元來實現遠程控制，控制方式為開關量，采用的系統為經過特殊處理后的Windows系統，通訊方式為工業以太網，協議為標準的EC60870-5-104協議。能夠實現的控制功能包括遠程的開關以及就地的閉鎖。其中間隔層的設備都是按照變電站實際需求來配置的。為保證變電站網絡的安全穩定，系統配置相應的加密設置，能夠對IP進行有效的過濾，這才能夠保證變電站信息的安全性、可靠性以及實時性。
2自動化設備配置以及功能實現
（1）自動化設備配置
自動化設備的配置主要包括間隔層配置、站控層配置、通信網絡配置以及系統控制軟件等。設備間隔層的配置包括以下幾項：首先整體上采用的是模塊化結構，優點是便于維修和查找故障，將設備按功能分散布置在各個地方，其中涉及到需要配置的地方主要包括用于測量的輸入傳感器、輸出設備以及用于顯示的人機界面和手動控制的器件通信接口等。這些設備的配置主要是為了能夠更好地實現數據的采集、操作保障、頻率低時自動減輕負載以及對設備實現監控和手動控制等。主站控制層的配置：變電站要求較高的安全性，所以采用兩臺主機的配置，一用一備，通信通道也是雙通道的。信號調理用的調制解調器為雙口的，由于變電站的特殊性所以必須配備防雷保護設備，采集到的數據都是直接傳送到處理設備，不經過中間的處理層，可以直接從以太環網里進行數據交換，能夠在遠程對設備進行診斷以及維護，能夠實現無人值守的工作要求。為了具有較高的兼容性設備必須支持多種通信協議，監控終端采用工控機，系統為WindowsNT系統，特點是搶占式，能夠實時運行多個任務，能夠多線程運行等。通信用網絡的配置方法：為了保持每個間隔層之間的獨立性，采用以太網進行設計，所用的以太網為單網，相互之間沒有聯通，每個間隔層之間的信息都是獨立上傳整個以太環網的，中間的接口是交換機。為保證信息傳輸的效率和穩定性，在添加交換機時都設置了冗余?？刂葡到y軟件：系統選用的軟件是應用比較廣泛，性能比較穩定的PS6000專門用于電網監控的自動化軟件平臺，由于其功能比較強大所以能夠滿足設計的各種監控和控制要求。其主要功能包括：數據管理系統、事件管理系統、報表打印系統以及安全管理系統等。
（2）通信功能的實現
變電站的通信功能主要體現在監控中心與現場的設備之間、各種傳感器與一次設備之間等[6]。設計采用以太網作為通信方式，主要是考慮到以太網的通信速率比較高，連接簡單等優點，接口采用傳統的RJ45標準接口，站級的通信速率為100M，而間隔層之間采用的是10M的以太網，通信協議為TCP/IP協議。通信模型如圖2所示。
（3）系統功能總結
系統能夠實現的主要功能包括一下幾項：遠程控制監控、事故記錄、歷史查詢、數據采集和處理、故障報警和處理、打印等。
3防電磁注意事項
由于變電站是一個高壓高電磁干擾的工作環境，而該系統的自動化設備都屬于弱電設備，所以為了保證設備的正常運行必須對其做防干擾措施，目前來看主要有3種方式[7-8]，如下所述：首先是從干擾的源頭觸發控制干擾的產生，主要有兩種方法，分別是屏蔽和減少強電回路的感應耦合。其中屏蔽是將大功率設備裝入金屬外殼中，以及用于測量的設備需加屏蔽層。而第二種方法主要是避免高壓回路的發生，設備盡量接地。其次的方法就是要可靠地接地，通過接地能夠很好地抑制高頻干擾，并且將接線的一次側和二次側采用不同的地，這樣便可以盡可能減少共模干擾。最后一種方法便是隔離，通過特有的隔離模塊將系統的一次側和二次側隔離起來，分別接不同的地，可起到很好的抗干擾效果，尤其是對模擬量來說。另外便是要盡量避開直流和交流電源，由于電源會發出很大的電磁輻射。
4小結
設計一種變電站自動化控制系統，主要介紹系統的整體設計方案、設備如何配置以及能夠實現的功能，最后介紹集中抗干擾方法，為同類型的設計提供思路。
參考文獻：
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作者:蘆琳娜 單位:西山煤電集團發電分公司