110kV创利变电站自动化系统工程设计与体会

Modern science科苑论坛摘要：根据创利变电站的设计工作实践，笔者介绍了无人值守110kV变电站自动化系统的结构、布置及功能特点。

并阐述了在设计综合变电站自动化系统工程中，监控系统的选用、组网结构的确定、间隔单元性能的选择以及与电气一次设计的配合方面应考虑的问题及要求。

关键词：变电站；间隔保护；无人值守；组网结构一、引言110千伏创利变电站建设规模为2台5万千伏安三相双卷变压器，同时装设相应容量的无功补偿电容器及其它附属设备，110kV出线2回，10kV出线20回，创利变电站110千伏母线采用单母分段接线型式；10千伏母线采用单母分段四段接线型式。

采用户外常规设备全站利用了目前国内较成熟、先进的变、配电设备及变电站自动化技术成果，在设备先进与占地少、投资省、运行费用低和可靠性高之间取得较满意的平衡和统一。

110千伏创利变电站建成后将是江门市新会区一座较为先进的110kV无人值守变电站。

二、自动化系统（一）系统结构创利变电站自动化系统初步选用的是南京南瑞继保电气有限公司的110kV变电站自动化系统解决方案。

该系统采用三层结构两层网模式，属分层分布式系统。

三层结构即站控层、通讯层和间隔层：站控层由监控工作站、继保工作站组成，完成变电站的监视、操作、控制及变电管理功能；通讯层采用RCS-9794系列通信管理装置，它具有多个通信口与远方调度控制中心、站控层、间隔层及GPS连接，建立起一套完整的通信网从而实现数据共享；间隔层即继电保护、智能测控装置层，它独立完成间隔层的保护、测量、控制和通信等功能。

通讯层分别与站控层、间隔层组成的以太网现场总线通信网，全冗余配置，A、B双网结构，双网互为备用。

（二）系统组屏及布置创利变电站综合自动化系统采用分散与集中相结合的布置方式，主变及110kV线路的保护和测控装置以及公共设备集中布置在变电站主控室；10kV部分的保护及测控装置、电能表分散安装于各间隔开关柜，在高压室隔出一间继保小室布置一面交换机屏和一面10kV公共测控屏，专门组成10kV装置以太网通信网络和采集10kV间隔的测控及遥信信号，这种分散与集中相结合的布置方式，既减少了主控室的屏位，又节省了控制电缆和通信线缆。

考虑到主变保护及测控装置的复杂性，每台主变保护及测控装置需各组一屏，每回110kV线路保护与测控共组一屏，全站公共设备的测量及信号采集插箱组一面公共测控屏，通讯控制工作站及遥控输出插箱组一面远动通信屏，双以太网通信网络需要组一面通信（交换机）屏，交、直流系统和自动跟踪补偿消弧线圈控制柜也布置于主控室，另外，监控工作站及继保工作站置于专用工作台。

（三）系统主要功能特点1、通信控制工作站通信控制工作站是综合自动化系统通信层的核心，它由嵌入式PC104、网卡、智能通讯卡、调制解调器、GPS及接口、电源模块等组成。

它完成常规电气量、非常规电气量及微机保护信号的采集与处理；传输与修改保护装置工作状态及定值；接收遥控命令，实施控制操作；接收对时命令进行对时；向调度控制中心传送所采集的各种信息；与通信控制单元RCS－9794、直流系统、小电流接地选线装置、多功能电能表等接口通讯等。

工作站还具有必须的人机联系及维护手段。

变电站的远动信息经一路光纤通信通道和一路复用通道传送至江门地调及新会区调控制中心，通信规约为IEC60870-5-103。

2、监控工作站监控工作站采用一台最新的DELL计算机构成，监控软件基于Windows操作系统平台，用户界面友好，使用方便。

它替代了传统变电站控制屏的信号、表计及操作等功能。

由它实现的SCADA功能包括实时数据采集、安全监视、数据处理、报警处理、控制操作(包括VQC功能)、运行记录、人机联系、制表及打印、设备自诊断及自动恢复、数据库维护等。

3、主变保护及测控主变保护为RCS－900系列微机变压器保护装置，各装置通过RCS－9794通信控制单元与通讯控制工作站通信。

RCS－9794的功能是完成通信转接和规约转换。

保护装置动作信号经通信口上送，也可以在保护工作站对保护装置进行管理。

考虑到保护装置直流电源掉电后，装置的通信功能将不能正常工作，故将能反映直流电源消失的控制回路断线信号接点用电缆引至主变综合采集插箱，作为遥信点之一。

主变本体及高低压侧间隔的测控功能，除了本体信号经主变保护转发至系统通信网外，其余测量、信号及控制功能由主变综合采集插箱及线路测控插箱实现。

4、 10kV间隔保护及测控10kV间隔的保护及测控装置选用南瑞继保公司的RCS－9000系列分散式保护测控装置。

该装置是具有保护、遥测、遥控、遥信功能的“四合一”装置，但其保护功能仍具有独立性，这体现在硬件上所具有的独立的输入输出回路及操作回路，软件上保护模块与其他模块完全分开，且程序安排先启动后测量。

此外保护功能也完全不依赖通信网，网络工作正常与否不影响保护正常运行。

创利变电站RCS－9000系列保护测控装置与继保小室的通信屏的RCS－9882交换机经其通信口组成现场总线型通信网，再与主控室RCS－9794通信管理装置通信。

通过所形成的通信网实现保护及测控信息的传递，简化了二次电缆，减轻了CT、PT的负荷及施工难度。

此外采用现场总线型通信网络，简化了组态、设计和安装，提高了系统性能。

5、控制和闭锁创利变电站的断路器、主变OLTC及中性点地刀的人工控制可在远方调度控制中心、站内监控主站、保护屏或间隔户外端子箱（开关柜）执行控制操作，但同一时间内只允许其中一种方式有效。

监控主站实现的VQC自动控制和人工控制在同一时间内也只能设定其中一种方式有效。

监控主站软硬件具有闭锁逻辑判断和操作权限管理，防止误操作断路器事故的发生。

至于全站所有隔离刀闸、接地刀闸的防误操作闭锁，则采用简单可靠的电气联锁和微机五防相结合的闭锁措施。

三、几点设计体会（一）监控系统的选用成熟可靠的后台监控系统是综合自动化系统成功的关键。

随着自动控制技术、通信技术、多媒体技术的不断发展，性能越来越高和多样化的系统层出不穷。

选择时要注意考虑以下几方面：1、先进性与可靠性。

在变电站自动化技术日新月异的今天，仍应把系统的稳定性、可靠性放在第一位。

尽量选用经过鉴定的、有成熟运行经验的适用产品和技术。

创利站采用了交流采样技术，大大简化了二次设备配置，减轻了CT、PT负载，消除了零漂；2、完整性和开放性。

系统功能的完整性及数据库的开放性都是重要的选择条件。

在功能完整性方面，除实现“四遥”功能和变电管理功能外，要注意考虑系统是否利用了实时数据实现电压无功控制(VQC)、小电流接地选线、防误操作、合闸同期检测、设备寿命管理等功能。

数据库的开放性则便于日后升级扩容、修改运行数据及二次开发等，而使原有软硬件资源得到保护；3、人机界面。

系统软件平台设计的界面是否简单、直观、易操作也是考察系统的重要方面。

（二）系统组网结构的确定在变电站自动化系统中常用的串行通信接口RS－232C、RS－422/485具有接口标准化、规范化和方便众多智能设备接口的优点，不足之处是RS－232C通信有效距离短，而RS－485总线为主从结构，主站点工作繁忙时影响系统性能。

随着分散分布式系统的发展，在计算机网络通用的以太网现场总线通信方式得到越来越多的应用。

现场总线网是一种多点共享的广播通信信道网，较点对点通信信道网为优。

当然总线型网需要有控制单元解决两个以上结点同时发送信息的冲突。

创利站自动化系统是分散与集中布置相结合的分层分布式系统，通信网络结构采用了现场总线型与一对一串行通信共存的模式，有效地保障了通信速率和资源共享。

（三）间隔单元功能与性能选择按一次设备为单位分散布置的保护及监控单元装置有两种模式：保护独立而控制、测量、信号合一模式和保护、控制、测量、信号“四合一”模式，两种模式下保护功能都要求能独立完成。

对于安装于开关柜110kV创利变电站自动化系统工程设计与体会◎雷越团（江门市大光明电力设计有限公司 广东江门 529100)（下转129页）Modern science工程技术钢吊箱下沉施工步骤：在护筒顶放置千斤顶垫梁、上扁担梁、吊带和下扁担梁，并使千斤顶处于工作状态；将上扁担的螺母拧于上扁担梁的上翼缘，通过四台千斤顶同步进油顶升使千斤顶将整个吊箱提升10cm，割除临时牛腿；上扁担梁的螺母置于上扁担梁的上翼缘上，垫梁上的螺母向上拧升千斤顶的行程高度；四台千斤顶同步回油，整个吊箱下移，同时将垫梁上螺母锁死；上移上扁担梁的螺母一个千斤顶的行程固定，千斤顶出缸顶紧上移扁担梁，使垫梁上螺母松开；重复垫梁上的螺母向上拧升、下落吊箱、上移上扁担梁等以上步骤，将整个吊箱置于设计位置。

（四）钢筋制作与安装钢筋在钢筋棚内加工成半成品，汽车运到现场，按设计规格和数量进行绑扎。

（五）混凝土灌注混凝土在拌合站集中拌合，泵送混凝土至灌注部位。

插入式振捣棒振捣，上层混凝土的浇注振捣要插入下层混凝土8cm左右，插入间隔小于其1.5倍作用半径，边振动边逐渐提高振动棒，避免碰撞钢筋和模板。

浇至设计标高后，振捣观察混凝土不再下沉，表面泛浆，水平有光泽即可缓慢抽出振捣棒，防止混凝土内产生空洞。

混凝土初凝后用木抹初压，铁抹抹光表面并覆盖养护。

（六）承台混凝土养护混凝土浇注完成后及时覆盖防止水分过快挥发，混凝土终凝后使用自动喷水系统和喷雾器喷洒淡水，不间断养护，始终保持混凝土表面湿润。

（七）温控防裂措施大体积混凝土在施工过程中，由于混凝土量大，水泥的水化热热量大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况下，在混凝土内部产生较大的温度应力，导致混凝土发生开裂。

因此，大体积混凝土施工中的温度控制是防止混凝土开裂的关键。

温控原则：混凝土中心与表面温差不超过25℃；混凝土表面温度与环境空气最低温度差值不超过25℃；冷却水管之间混凝土最高温度与冷却水温度差值不超过25℃。

温控防裂措施：1、选用低水化热水泥，降低混凝土内部热量：2、掺加缓凝剂，推迟水化热峰值。

3、降低混凝土入模温度。

4、混凝土浇筑约3～4h后，先按设计标高用长刮尺刮平，后在混凝土初凝前用木蟹打压实，最后用铁抹刀抹光。

5、“内排外保”，减少混凝土内外温差：“内排”：尽快排出混凝土内部热量，降低混凝土内部温度。

浇注混凝土前，预先在混凝土内布置钢管作散热管。

混凝土灌注中和灌注后每隔2h换冷水循环散热一次，待混凝土内外温差降至25℃以下停止换水，混凝土达28d后用同标号混凝土将散热管灌实。

外保”：在混凝土表面采取保温措施，控制混凝土内外温差及表面与空气温差，避免出现深层裂纹和表面裂纹。

流溪水道主墩承台施工时，以施工好的桩基为依托，采用吊箱围囹法施工承台。

四、结束语关于水中桩基、承台及墩身施工技术其取决于施工环节中的重视程度。