500kV變電站電氣一次部分及其監控系統設計解析

楊璠

摘要：變電站電氣一次部分的合理化設計，直接關系到變電站電氣系統的平穩運行，本文結合500kv變電站的特點，探究變電站電氣一次部分及其監控系統的設計。

關鍵詞：500kv變電站；電氣一次部分；監控系統

隨著我國經濟的不斷發展，對于電力資源的需求日益旺盛，輸變電工程的電壓系統等級也在不斷的增高，由于電網結構愈加的復雜，實時傳送的信息也成倍增加，對于電網運行可靠性的標準要求也越來越高，變電站運行的是否安全，成為當今變電站設計關注的焦點。

一、 變電站電氣一次部分及其監控系統設計的必要性

在變電站設計完畢之后，要想使其能夠安全穩定的運行，必須要對以下兩個方面重視起來：

一方面，科學合理的進行變電站電氣一次部分的設計，把變電站的電氣主接線作為變電站電氣一次部分設計過程中的核心重點，變電站的主接線采取什么方式是保證變電站以及電力系統正常安全運行的根本因素，此外，變電站主接線的形式直接與變電站電氣設備的選取、保護以及繼電的控制方法鉤掛，因此，變電站主線形式的科學化設計是變電站設計的前提條件[1]。

另一方面，對變電站監控系統的科學設計，變電站的監控系統作為對變電站各項設備進行實時監督和控制的重點，充當著變電站傳輸信息數據中心的角色，它的主要作用是負責對變電站線路的檢查，并及時發現問題，使問題得到及時有效的解決，從而保證變電站的安全正常的運行。

本文以500kv變電站的電氣一次部分及其監控系統為例，對變電站電氣一次部分及其監控系統設計進行解析，為今后變電站電氣一次部分及其監控系統的升級優化提供些許的借鑒。

二、500kv變電站電氣一次部分的設計

500kv變電站屬于超高壓變電站，其擁有容量大、電壓高以及出現回路數復雜等特點，是電力輸送的重點樞紐。500kv變電站電氣一次部分的設計主要包括500kv進線四回，其由200km進線兩回以及300km進線兩回構成，并且500kv進線四回分屬四個獨立的電源；110kv的饋出線八回，分別距離負荷端：40km、50km、60km、70km，并且每一個分別都為兩回。變電站設置有四個主變單臺，其規格為4×370MVA，系統按照無窮大為基準進行考慮[2]。

（一）對主接線的設計

500kv變電站電氣一次部分最為重要的就是主接線的設計。電氣一次部分所對應的主接線主要指的是由高壓電器設備以及連接線連接而成的用于接受以及配送電力的線路。主接線能夠清楚的反映出不同電氣設備的相互作用以及相互連接方式，而且也能反映出線路個回路之間的相互關系，主接線是變電站電力系統部分接線的重要組成部分，主接線科學化的設計，能夠有效地保障變電站電力系統的安全以及穩定，并且對配電裝置的布置以及繼電的保護等都能起到良好的保障作用[3]。因此，主接線的設計必須要滿足穩定電力輸送、電力調度靈活、便于養護維修以及經濟實用等特點。

（二）對主變壓器容量的選擇

要想500kv變電站電氣一次部分的設計方案得到科學合理的實施，主變壓器的選擇尤為重要，而且主變壓器的容量對于變電站電氣一次部分的運行有著重要的作用。若選擇的主變壓器容量不夠大，那就無法有效的保障電力負荷的運轉以及增長；而一旦選擇的主變壓器容量過大，就會增加變壓器的空載損耗，無法達到節能降耗的要求。因此，變電站電氣一次部分所要選用的主變壓器要充分考慮到長期使用的電力負荷，一般來說，變電站主變壓器的容量按變電站建成后5到10年的規劃負荷為基礎進行考慮，同時，在選擇時還要假設其中一臺主變壓器無法正常使用時，其他主變壓器還必須能夠滿足變電站供應電力負荷的60%到70%。在對500kv變電站主變壓器進行選擇的時候一般選擇的是容量為370MVA，型號為SFPZ-370000/500的變壓器。

（三）3/2斷路器接線

3/2斷路器接線就是在每3個斷路器中間送出2回回路，一般只用于500kV電網的母線主接線。3/2斷路器的接線方式中2條母線之間的3個開關進行串聯，連成一串，從一串相鄰的2個開關之間把元件引出來，也就是說這一串中的3個開關共有2個元件，中間的開關是共用的，相當于每個元件使用1.5個開關，因此，3/2斷路器接線也稱為半開關接線，它的的主要優點是：運行調度靈活，正常的時候，500kv電網兩條母線和全部斷路器運行，構成多路環狀供電的形式；當對線路檢修的時候，便于操作，當一組母線停止的時候，不需要切換回路，且對任意一臺斷路器進行檢修時，各回路仍可按照原有的接線方式運行，無需切換；運行可靠，每一條回路由兩臺斷路器供電，母線發生故障時，任何回路都不停電。然而，3/2斷路器接線的缺點是使用設備較多，投資費用大，繼電保護接線較為復雜。

三、500kv變電站監控系統的設計

500kv變電站的監控系統主要是負責保障供電電網的安全穩定運行，以及節約500kv變電站的工程成本，降低造價。500kv變電站監控系統的實時監控保證了變電站的正常運作，并且相關信息獲取之后后，對所得到的信息進行必要分析，并把得出的結論以直觀的形式提交到監控系統的終端，為500kv變電站的管理者以及運行人員的決策提供重要的參考資料。

（一）監控系統的整體結構以及功能

在對500kv變電站進行設計的時候，必須要綜合考慮多方面的因素，一般來說，監控系統的結構主要分為三層：首先，第一層設計為上位機，其主要是由500kv變電站控制的計算機以及組態軟件共同構成，上位機一般位于監控系統的控制中心，設計方式為雙機冗余；其次，第二層是PLC，安裝在監控系統的控制室之內，設計方式為軟冗余；最后是第三層，主要是由斷路器以及隔離開關等設備組成，具體負責電壓以及電流等參數的監控。500kv變電站監控系統中的主控計算機通過普通網卡與以太網進行連接，PLC則通過以太網的通信模塊與以太網進行連接，借助TCP/IP協議完成兩者之間的相互通信，

（二）PLC的選取

PLC是一種可編程邏輯控制器，以其穩定以及可靠的性能廣泛應用于500kv變電站的監控系統之中，由于PLC編程較為簡單，可以用指令或梯形圖來進行編程，因此被用于監控變電站電氣一次部分。在選取PLC的時候，要根據 I/O的點數進行統計，在實際點數基礎之上保留20%到30%的備用量，以便于監控系統監控能力的擴充，方便實現實時監控。

（三）組態軟件的設計

組態軟件作為500kv變電站監控系統自動監控層的開發平臺，必須要采取變化的組態方式構建自動監控系統。在對500kv變電站電氣一次部分監控進行組態軟件的設計時，要設計好監控的界面，監理PLC設備；創建實時監控數據庫，使檢測數據點與PLC中的數據對應起來；制作圖形界面，以便于設備工作狀態的顯示以及報警等。

結語：

總而言之，對500kv變電站電氣一次部分及其監控系統進行設計時，要保證設備運行時的安全穩定，對電氣一次部分及其監控的設計進行研究，旨在監測變電站設備的正常運行，及時發現存在的隱患，通過數據的分析，從而實現500kv變電站電氣一次部分及其監控系統的自動化。

參考文獻：

[1]白鑫龍.500kV變電站電氣一次部分及其監控系統設計[J].甘肅科技，2010，26（20）：67-70.

[2]趙雅斌.35kV變電站電氣一次部分設計技術管窺[J].電子制作，2014，（24）：194.

[3]劉應勝，于洋重.500kV變電站電氣一次部分及監控系統設計[J].廣東科技，2012，21（15）：70，68.