论文部分内容阅读
摘要：在现阶段数字化变电站工程建设过程中，二次设备至关重要。电气二次设计实践中，应当注意先进技术的推广应用，加强二次设备的集成能力建设，最大限度提升自动化能力，以促进数字变电站的建设与运行。
关键词：电气二次设计;有效措施
前言：
电气工程是维持我国居民生活的重要命脉，有效地提升电气二次设计中安全保护体系能够保证相关设备的可靠性及经济性。电气二次设计的主要任务是对主线路一次设备参数进行测量、监控并能够及时作出安全控制的有效电路设计。一般来说，安全防误、继电保护、自动控制与监测、安全闭锁系统是电气二次设计中最为重要安全卫士。
一、安全自动装置设计中的问题与有效措施
1.某水电站工程该电站为引水式电站，是以发电为主，兼顾防洪、旅游等综合利用的大型水电工程。电站总装机容量为132 MW，装设3 台单机容量为44 MW 的立轴混流式水轮发电机组，采用一机一变单元接线和二机一变扩大单元接线，220 kV 侧为单母线接线，1 回出线。电站建成后承担重庆市电网的调峰和事故备用任务。
2.电站控制级负责协调和管理各现地控制单元的工作，记录和计算整个电站的运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，便于设备信息、状态、时间追忆和状态监测，为设备健康稳定运行提供可靠依据。发电机现地监控单元（1～3 LCU）功能是监控水轮机、发电机、蝶阀、机组出口断路器、机组附属及辅助设备等。在机组监控单元屏中配置一套独立的用于水力机械保护的可编程控制器，发生重要的水机事故或现地控制单元冗余系统全部故障或工作电源全部失去时，水力机械保护的可编程控制器可直接作用于事故停机。厂用、公用及220 kV 开关站设备现地控制单元（4LCU）功能是：监控包括220 kV 开关站设备、220 kV 线路保护、主变保护、厂用电设备、厂用电保护、中压空压机控制、制动空压机控制、厂内渗漏排水泵控制、检修排水泵控制、消防泵控制、尾水水位、直流系统。其中空压机、厂内渗漏排水泵、检修排水泵、设备消防泵、建筑消防泵采用各自独立的PLC 接入。坝区设备现地控制单元（5LCU）的功能是：负责监控大坝渗漏排水系统、水库水位、坝区变保护及设备、柴油发电机、闸门控制系统。
3.为保证连接可靠，连接线用4 根截面为50 mm2 的铜缆构成共点接地;保护屏及控制屏的接地，应用截面为50 mm2 的铜缆将屏内接地铜排与等电位接地网相连。对于开关站端子箱的接地，应使用截面为100 mm2 的铜缆将端子箱内接地铜排与电缆沟道内等电位接地铜排相连，并将电缆沟道内铜排用4 根截面为50 mm2 的铜缆与主接地网一点接地;通讯室、机旁及开关站等电位接地铜排用截面为100 mm2 的铜排与中控室等电位接地网可靠连接，连接点设在中控室等电位接地网与主接地网连接处。综上所述，接地网增加了机组继电保护装置和其它保护装置的抗电磁干扰的能力。发电机采用自并激可控硅三相全控整流静止励磁系统。额定励磁电压286 V;额定励磁电流726 A;空载励磁电压100 V;空载励磁电流371A。勵磁系统由励磁电源变压器，可控硅整流装置、灭磁装置、起励装置，励磁调节器组成，机组励磁调节器采用数字式微机励磁调节器。
二、变频器设计中的问题与有效措施
1.继电保护系统比率制动纵差保护、横差保护、100%定子单相接地保护、95%定子单相接地保护、电流记忆低压过流保护、过电压保护、过负荷保护、失磁保护、转子一点接地保护、发电机出口电压互感器微机消协保护。
2.第一，对于不同运行下的状态采用专用的方法，如为预防风冷的低水平，可采用高转速比运行;使用专用型变频电机控制其调速范围;强制冷却过热的元件。第二，频繁启动、停止器件时，为了保证电阻不会产生大量的热量来降低电解电容的使用性能和缩短使用寿命，需要借助于开关元件控制;第三，严格设置使用的各项参数，保证匹配度，减速时间过短可能导致过压保护，如无特殊要求，保证在3 到5 分钟即可，尽量避免自由停车、复位等功能。检测运行时输入、输出电压，电流，电容量的输出等参数是否在正常范围内。
3.元器件的检修：低压变频器使用前和使用后都要做好维护和检修，如在无使用时一定要定期除尘，如可拆除或保留清理整流柜，逆变柜和控制柜;使用后检测电机在使用过程中导致的内部或外部损伤，电容是否漏液、漏电压、漏电流等，外壳、安全阀等原件是否损坏，不仅如此对于元件的使用周期精确了解，当元件使用时间高于周期时，应重点监测电容量、电压、电流等和正常使用的数值偏差判断其工作效率;检测个线路和端子排是否出现因老化、否是、外力致伤，外皮脱落等等造成的无用电器相连的短路故障，接地短路故障，以及连接质量较低导致的短路以及元件损坏;保证冷却风机的良好运行，如使用已达半月应清理一次，或发生堵塞导致严重热量时应及时更换，保证冷却风正常运送;时常检测变频器的各项指标，如变频器的声响、气味、温度、振动颜色等是否出现异常。2.检修注意事项：在变频器内电容放电完全后，进而指示灯熄灭才能进行更换电器元件等;预防温度过高在模块底部涂硅胶散热;在安装中应保证驱动线的完好连接，以免因GBT 模块的触发端在触发线拨掉后有可能留有小量电压，形成短路;其内部螺钉紧固保证电气连接;应及时检测元件安装完毕，禁止缺螺钉或导线连接导致的短路故障;数据保存、备份，对各个时段压做好记录，比较、反馈等及时的改进等以免信息丢失。
三、plc设计中的问题与有效措施
1.以核安全级DCS——NAPIC 平台中的SVDU 触摸屏为研究应用对象，对电阻式触摸屏的工作原理及常用的线性校准法进行了分析，接着采用牛顿插值算法对电阻式触摸屏进行了校准研究。应用结果表明，与线性校准算法五点校准法相比，基于牛顿插值的校准算法能有效提高触摸屏校准精度，降低误触次数，提高了SVDU 中人机交互的可靠性和安全性，满足安全级1E 级设备要求。 2.相关领域国内外已有一些研究成果，一种用于自动绘制电气图的方法”，先确认一个数据库是唯一的组态依据和根本并且可更新，并根据所述数据库生成出不同类型的电气图。实现了变电所配置信息、绘制部分自动输入点映射信息的基于变电所组织语言的单线图自动绘制系统。目前，尚未有主流的针对核安全级仪控系统的特点设计的基于软件的电气设计辅助軟件。因此，二次开发技术应用于核安全级仪控系统电气设计具有重要的意义。自动出表是指在Eplan 环境下自动生成各种条件要求的表格清单电气辅助工具，自动从机柜的硬件设计图纸图中读取满足专业要求和施工要求的清单，支持的表格清单类型有：“端接清单”“网络连接清单”“柜间电缆清单”“系统对外接口表”以及“Eplan 回填IO 清单”功能等。通过调用电气辅助工具集中的API 函数，不需要在Eplan 中增设额外设置，正常的硬件设计图纸图即可进行出表操作，生成的图表表达方式满足项目及规范要求，且支持批量出表功能，以提高设计质量和效率。工程项目的绘图人员众多，即使有明确的制图规范，也难免在个别情况下出现失误，将信息填错位置或格式不符合规范。图纸检查功能实现批量查找绘图中不规范之处，供设计人员查询修改，提高图纸的规范性与准确性。自动批量修改主要指“机柜号整体修改功能”“跨机柜位置盒名称修改功能”。现有的Eplan 软件只能对图纸进行手动修改处理，不能实现自动化批量修改，若要处理多个项目图纸需要制图人员进行逐个编辑、修改，工作量巨大，耗费大量的时间，而Eplan 的自动批量修改辅助插件提供自动修改柜号、修改文件名及位置盒名称等功能，实现图纸自动批量修改处理。
结束语：
如今的计算机技术、信息技术以及光电技术发展迅速，智能化体系的相互融合下使电力系统趋于自动化，为了能够将新技术更好地推广与应用，保证相应设施实施过程中的安全性问题是重中之重。与之相适应的规程规范应不断修改、完善，另外，应当积极开展更多全新的课题、开发新的研究成果，不断推出经济、可靠、安全性高的新产品。为提高电力系统自动化水平、提升电网智能化以及安全运行，做出大的努力。
参考文献：
[1]崔慕奎，于吉垒. 电气二次设计问题探讨[J] . 电力勘测设计，2019（05）
[2]杜方甫.刍议电气二次设计[J].沿海企业与科技，2019（08）
关键词：电气二次设计;有效措施
前言：
电气工程是维持我国居民生活的重要命脉，有效地提升电气二次设计中安全保护体系能够保证相关设备的可靠性及经济性。电气二次设计的主要任务是对主线路一次设备参数进行测量、监控并能够及时作出安全控制的有效电路设计。一般来说，安全防误、继电保护、自动控制与监测、安全闭锁系统是电气二次设计中最为重要安全卫士。
一、安全自动装置设计中的问题与有效措施
1.某水电站工程该电站为引水式电站，是以发电为主，兼顾防洪、旅游等综合利用的大型水电工程。电站总装机容量为132 MW，装设3 台单机容量为44 MW 的立轴混流式水轮发电机组，采用一机一变单元接线和二机一变扩大单元接线，220 kV 侧为单母线接线，1 回出线。电站建成后承担重庆市电网的调峰和事故备用任务。
2.电站控制级负责协调和管理各现地控制单元的工作，记录和计算整个电站的运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，便于设备信息、状态、时间追忆和状态监测，为设备健康稳定运行提供可靠依据。发电机现地监控单元（1～3 LCU）功能是监控水轮机、发电机、蝶阀、机组出口断路器、机组附属及辅助设备等。在机组监控单元屏中配置一套独立的用于水力机械保护的可编程控制器，发生重要的水机事故或现地控制单元冗余系统全部故障或工作电源全部失去时，水力机械保护的可编程控制器可直接作用于事故停机。厂用、公用及220 kV 开关站设备现地控制单元（4LCU）功能是：监控包括220 kV 开关站设备、220 kV 线路保护、主变保护、厂用电设备、厂用电保护、中压空压机控制、制动空压机控制、厂内渗漏排水泵控制、检修排水泵控制、消防泵控制、尾水水位、直流系统。其中空压机、厂内渗漏排水泵、检修排水泵、设备消防泵、建筑消防泵采用各自独立的PLC 接入。坝区设备现地控制单元（5LCU）的功能是：负责监控大坝渗漏排水系统、水库水位、坝区变保护及设备、柴油发电机、闸门控制系统。
3.为保证连接可靠，连接线用4 根截面为50 mm2 的铜缆构成共点接地;保护屏及控制屏的接地，应用截面为50 mm2 的铜缆将屏内接地铜排与等电位接地网相连。对于开关站端子箱的接地，应使用截面为100 mm2 的铜缆将端子箱内接地铜排与电缆沟道内等电位接地铜排相连，并将电缆沟道内铜排用4 根截面为50 mm2 的铜缆与主接地网一点接地;通讯室、机旁及开关站等电位接地铜排用截面为100 mm2 的铜排与中控室等电位接地网可靠连接，连接点设在中控室等电位接地网与主接地网连接处。综上所述，接地网增加了机组继电保护装置和其它保护装置的抗电磁干扰的能力。发电机采用自并激可控硅三相全控整流静止励磁系统。额定励磁电压286 V;额定励磁电流726 A;空载励磁电压100 V;空载励磁电流371A。勵磁系统由励磁电源变压器，可控硅整流装置、灭磁装置、起励装置，励磁调节器组成，机组励磁调节器采用数字式微机励磁调节器。
二、变频器设计中的问题与有效措施
1.继电保护系统比率制动纵差保护、横差保护、100%定子单相接地保护、95%定子单相接地保护、电流记忆低压过流保护、过电压保护、过负荷保护、失磁保护、转子一点接地保护、发电机出口电压互感器微机消协保护。
2.第一，对于不同运行下的状态采用专用的方法，如为预防风冷的低水平，可采用高转速比运行;使用专用型变频电机控制其调速范围;强制冷却过热的元件。第二，频繁启动、停止器件时，为了保证电阻不会产生大量的热量来降低电解电容的使用性能和缩短使用寿命，需要借助于开关元件控制;第三，严格设置使用的各项参数，保证匹配度，减速时间过短可能导致过压保护，如无特殊要求，保证在3 到5 分钟即可，尽量避免自由停车、复位等功能。检测运行时输入、输出电压，电流，电容量的输出等参数是否在正常范围内。
3.元器件的检修：低压变频器使用前和使用后都要做好维护和检修，如在无使用时一定要定期除尘，如可拆除或保留清理整流柜，逆变柜和控制柜;使用后检测电机在使用过程中导致的内部或外部损伤，电容是否漏液、漏电压、漏电流等，外壳、安全阀等原件是否损坏，不仅如此对于元件的使用周期精确了解，当元件使用时间高于周期时，应重点监测电容量、电压、电流等和正常使用的数值偏差判断其工作效率;检测个线路和端子排是否出现因老化、否是、外力致伤，外皮脱落等等造成的无用电器相连的短路故障，接地短路故障，以及连接质量较低导致的短路以及元件损坏;保证冷却风机的良好运行，如使用已达半月应清理一次，或发生堵塞导致严重热量时应及时更换，保证冷却风正常运送;时常检测变频器的各项指标，如变频器的声响、气味、温度、振动颜色等是否出现异常。2.检修注意事项：在变频器内电容放电完全后，进而指示灯熄灭才能进行更换电器元件等;预防温度过高在模块底部涂硅胶散热;在安装中应保证驱动线的完好连接，以免因GBT 模块的触发端在触发线拨掉后有可能留有小量电压，形成短路;其内部螺钉紧固保证电气连接;应及时检测元件安装完毕，禁止缺螺钉或导线连接导致的短路故障;数据保存、备份，对各个时段压做好记录，比较、反馈等及时的改进等以免信息丢失。
三、plc设计中的问题与有效措施
1.以核安全级DCS——NAPIC 平台中的SVDU 触摸屏为研究应用对象，对电阻式触摸屏的工作原理及常用的线性校准法进行了分析，接着采用牛顿插值算法对电阻式触摸屏进行了校准研究。应用结果表明，与线性校准算法五点校准法相比，基于牛顿插值的校准算法能有效提高触摸屏校准精度，降低误触次数，提高了SVDU 中人机交互的可靠性和安全性，满足安全级1E 级设备要求。 2.相关领域国内外已有一些研究成果，一种用于自动绘制电气图的方法”，先确认一个数据库是唯一的组态依据和根本并且可更新，并根据所述数据库生成出不同类型的电气图。实现了变电所配置信息、绘制部分自动输入点映射信息的基于变电所组织语言的单线图自动绘制系统。目前，尚未有主流的针对核安全级仪控系统的特点设计的基于软件的电气设计辅助軟件。因此，二次开发技术应用于核安全级仪控系统电气设计具有重要的意义。自动出表是指在Eplan 环境下自动生成各种条件要求的表格清单电气辅助工具，自动从机柜的硬件设计图纸图中读取满足专业要求和施工要求的清单，支持的表格清单类型有：“端接清单”“网络连接清单”“柜间电缆清单”“系统对外接口表”以及“Eplan 回填IO 清单”功能等。通过调用电气辅助工具集中的API 函数，不需要在Eplan 中增设额外设置，正常的硬件设计图纸图即可进行出表操作，生成的图表表达方式满足项目及规范要求，且支持批量出表功能，以提高设计质量和效率。工程项目的绘图人员众多，即使有明确的制图规范，也难免在个别情况下出现失误，将信息填错位置或格式不符合规范。图纸检查功能实现批量查找绘图中不规范之处，供设计人员查询修改，提高图纸的规范性与准确性。自动批量修改主要指“机柜号整体修改功能”“跨机柜位置盒名称修改功能”。现有的Eplan 软件只能对图纸进行手动修改处理，不能实现自动化批量修改，若要处理多个项目图纸需要制图人员进行逐个编辑、修改，工作量巨大，耗费大量的时间，而Eplan 的自动批量修改辅助插件提供自动修改柜号、修改文件名及位置盒名称等功能，实现图纸自动批量修改处理。
结束语：
如今的计算机技术、信息技术以及光电技术发展迅速，智能化体系的相互融合下使电力系统趋于自动化，为了能够将新技术更好地推广与应用，保证相应设施实施过程中的安全性问题是重中之重。与之相适应的规程规范应不断修改、完善，另外，应当积极开展更多全新的课题、开发新的研究成果，不断推出经济、可靠、安全性高的新产品。为提高电力系统自动化水平、提升电网智能化以及安全运行，做出大的努力。
参考文献：
[1]崔慕奎，于吉垒. 电气二次设计问题探讨[J] . 电力勘测设计，2019（05）
[2]杜方甫.刍议电气二次设计[J].沿海企业与科技，2019（08）