110 kV变电站智能化控制技术的研究.pdf

第6 5卷第5期2024年3月自动化应用Automation ApplicationVol.65 No.5Mar 2024110kV变电站智能化控制技术的研究张锋（汾西矿业集团生活服务公司，山西晋中0 32 0 0 0)摘要：为满足110 kV变电站的智能化控制需求，首先分析了110 kV变电站的设备配置及运行现状，然后基于具体需求制定了110 kV变电站的智能化控制方案，并研究了智能化控制系统的模块搭建、工作模式及具体优势。结果表明，该方案有效提升了变电站的智能化控制水平和监控保护水平，极大保障了矿井供电安全，具有较高推广应用价值。关键词：110 kV变电站，智能化控制，电气保护，自动化管理，在线监测中图分类号：TM63Research on Intelligent Control Technology of 110 kV Substation(Life Service Company of Fenxi Mining Group,Jinzhong,Shanxi 032000,China)Abstract:To meet the demand of intelligent control of 110 kV substation,first of 110 kV substation equipment configurationand operation status analysis,and then based on the specific requirements for 110 kV substation intelligent control scheme,and study the intelligent control system module building,working mode and specific advantages.The results show that thisscheme effectively improve the substation intelligent control level and monitoring protection level,greatly guarantee the safetyof the mine power supply,has a high application value.Key words:110 kV substation,intelligent control,electrical protection,automatic management,online monitoring文献标识码：AZHANG FengD01:10.19769/j.zdhy.2024.05.0660引言供电系统是保障现代化矿井正常生产生活秩序的关键。为确保井上下各级变电站，尤其是高压供电系统的安全可靠运行，必须高度重视矿井电气工作者的工作。但随着现代化矿井供配电系统日趋复杂以及电路总负荷逐渐增大,对变电站控制系统的要求也越来越高。因此，实施变电站的控制系统改造并实现智能化控制，成为行业内最重要的科研攻关方向之一1-3。本文以某矿区110 kV变电站为研究对象通过分析其运行现状，对升级改造需求展开研究,建立智能化控制系统。同时,通过介绍系统各模块和工作流程，总结技术优势，展望未来发展方向，以推动变电站智能化控制技术的不断发展。1110kV变电站概况某矿设计生产能力为40 0 万吨/年，配备同等规模的煤炭洗选厂，并由1座110 kV变电站负责为矿区的生产、生活供电。具体情况如下：该110 kV变电站采用双回路电源供电，导线规格均采用JLG1A-240级别，供电线路长度分别为40 km及95km，电压等级为110 kV、10 k V,主变为三相三绕组自冷式有载调压变压器,主变容量为2 x50MVA，作者简介：张锋，男，197 7 年生，助理工程师，从事矿山机电方面的工作。216.向矿井工业场地及井下用电设备提供2 回10 kV电源，向行政生活区提供2 回10 kV电源。一次设备包括SF6气体绝缘全封闭组合电器、配套在线监测设备、KYN28-12型成套开关柜及配套器件、无功补偿装置、三相双绕组无励磁调压干式电力变压器等；二次设备包括智能变电站相关站控层设备、间隔层设备、过程层设备、各类保护装置等。电气一次部分包括110 kV配电装置、10 kV配电装置、主变压器等；电气二次部分及通信系统包括计算机监控系统及公用设备、110 kV线路及母线保护、主变及站用变保护、110 kV及10 kV线路配电装置保护、智能辅助控制系统、安全自动化装置、变电站通信装置等。2110kV变电站智能化控制方案选定作为未来电网的发展方向，智能电网将影响发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信等环节。在这些环节中，变电站的智能化控制是最关键的环节。变电站智能化控制由智能化一次设备和网络化二次设备分层构成，是实现变电站内智能电气设备间信息共享和自动化操作的基本途径。变电站常规的控制方式是使用IED设备将控制信号转化为低电平信号，再通过通信电缆将这些信号传输给监控保护及自动化控制系统，具有结构模块化、工作可靠性高等优点，但也存在信息孤岛、信息共享性差、功能拓展困难等问第5期题。此外，发生紧急事件时，一旦网络连接被切断,部分控制设备将不能正常工作，彼此之间的联系受阻，会极大地影响变电站的安全运行。基于此，本文设计了一套110 kV变电站的智能化控制方案。该方案将整体的控制架构分3层建立,包括前端的过程层（使用电子式互感器、智能化开关等）、中部的间隔层（使用RCS保护、PCS测控、其他LED等）、终端的站控层（使用GPS定位、各工作站及远动站等）。在IEC61850通信协议架构下,通用对象的变电站事件使用了GOOSE快速报文传输机制，摒弃了传统的硬接线的通信方式。通过IEC61850及MMS网络实时传输信号，可以更好地服务不同设备之间的信息共享和指令传输，并大大简化变电站二次电缆接线等工作。系统的整体结构如图1所示47 。GPS站控层TEC61850间隔层过程层图1110 kV变电站智能化控制方案示意图3智能化控制系统模块的搭建及应用3.1基础部分的智能化应用(1)交直流一体化电源系统。采用交流电源、直流电源、交流不间断电源和通信电源进行系统集成，基于高频开关电源变换技术，实现所有站用电源的高度集成化。同时，以直流供电系统为核心，采用IEC61850协议与变电站后台设备连接，实现对一体电源系统的远程监控及维护管理以及电源系统的智能化安全管理，解决了电源分散设计协同性较差的问题。2)智能终端一体化装置。可迅速采集、合并电子式互感器的原始数据，将符合通信协议的数据信息发送给间隔层，以实现保护系统直接跳闸、分接头调档、刀闸控制、五防控制、隔离断路器在线监测等功能。(3)隔离断路器在线监测系统。变电站采用隔离断路器后,在整个变电站内只使用1套监测保护系统。该系统采用分层分布式结构，由传感器、状态监测IED、后台等部分构成，可实时监测隔离式断路器的分合闸电流波形、行程曲线、储能状态等。(4)变电站智能辅助控制系统。全站配置1套智能辅助控制系统，实现视频监视、火灾报警、通风和环境监测等系统的智能联动控制。电力自动化自动化应用3.2电气部分的智能化应用(1)智能变压器应用。一次设备的智能化运行需要一次设备、二次设备的融合设计及一体运行。智能化变压器由变压器实体和智能化控制部件组成，智能化控制部件包括控制单元、保护单元、状态检测单元、计量单元以及通信单元等,其具有控制、通信、状态监测等功能，并配有各种数字化接口，能采集和上传各种状态信息。(2)隔离开关断路器的应用。系统采用110 kV配电装置专用隔离断路器，避免了隔离开关、互感器的重复使用。设备融合共享，节省了设备造价。同时，新的设备安装、测试周期短，大幅缩短了变电站的建设周期。（3)电抗器接地综合保护装置。采用智能型故障电抗器接地综合保护装置，与母线PT柜集成在1个开关柜中，一旦发生单相接地故障，可瞬时投切小电抗，无需线路跳闸，准确率高，具有消除系统铁磁性谐振及工作站1工作站2MMSRCSPCS保护测控电子式智能化互感器开关远动站其他LEDGOOSE电压保护的功能。（4)层次化保护控制系统。层次化保护系统包括3个层面：就地快速保护、站域保护控制和广域保护控制，可实现区域或更大范围电力系统的保护和控制。4结语供电系统是煤矿安全生产的基础保障系统，本文介绍了变电站的智能化控制管理系统,即以矿井110 kV变电站的现有设备及环境为基础，利用智能化的手段和信息化技术，通过智能化管理系统软件的使用，对硬件设施、电气系统等实施在线监测及保护，并为变电站的运行检查提供技术支持。在110 kV变电站的日常运行维护过程中，采用智能化控制管理系统可提升变电站的运行效率，提高矿井供电系统的自动化水平和安全管理水平,为智能矿山的建设提供高度可靠的供电保障，具有较高推广应用价值。1周东华.110 kV自动化变电站中的电气二次设计J.集成电路应用,2 0 2 2,39(11):12 6-12 7.2张天忠，张金锋,王成进，等.智能化变电站中的监控技术应用J.电子技术,2 0 2 2,51(10):151-153.3徐建军,齐延辉,潘博.黄陵矿区供电系统智能化建设技术与实践J.智能矿山,2 0 2 2,3(10)：2 3-33.4杜雾航.智能变电站的操作控制模式分析J.集成电路应用，2022,39(10):192-193.5郭婷.矿井变电站智能化运行控制系统的应用研究J.江西煤炭科技,2 0 2 2(2):2 0 3-2 0 5.6李国斌.基于智能化的110 kV变电站的设计研究J.中国设备工程,2 0 2 2(4):2 4-2 5.7屈振兵.响沙湾煤矿110 kV变电站智能化改造J.工矿自动化,2 0 2 1,47(S2):126-129.参考文献（责任编辑：周贵兰）217.