埃塞俄比亞ＧＭ－１工程ＧＯＮＤＥＲ變電所自動化改造

摘要：本文以埃塞俄比亞230kV GM-1工程GONDER變電所自動化改造為例，介紹了埃塞俄比亞國家電網(wǎng)的實際現(xiàn)狀，以及我公司對GONDER變電所進行擴建和自動化改造。由于埃塞俄比亞國家電力公司調(diào)度中心的建成，要求對本期擴建部分及在原有一次設(shè)備和二次繼電保護裝置的充分利用基礎(chǔ)上，增加遙信采集裝置、遙控裝置、遙測采集裝置，使之具備四遙功能。

關(guān)鍵詞：自動化；RTU；“四遙”

1 概況

埃塞俄比亞國家電力公司目前擁有2個不同的供電系統(tǒng)。即全國聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)聯(lián)供電系統(tǒng)和未聯(lián)網(wǎng)的獨立的小水電和柴油發(fā)電機組成的自給供電系統(tǒng)。全國聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)聯(lián)供電系統(tǒng)是埃塞俄比亞電力公司主要供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)由8座中小型水電站，13座柴油發(fā)電機組和1個地?zé)岚l(fā)電機組組成?？偘l(fā)電容量為721MW。占全國總發(fā)電量的98%；獨立的小水電和柴油發(fā)電機組成的自給供電系統(tǒng)提供的電力為30.04MW，占全國總發(fā)電量的2%。

2 GONDER變電所的特點

GONDER變電所由法國AVERA公司總承包于2003年1月建成投產(chǎn)，所內(nèi)一、二次設(shè)備和通信設(shè)備基本上符合自動化改造的條件，斷路器全部是SF6斷路器，并設(shè)有專用的直流操作電源和專用的直流保護電源。直流電源采用125V蓄電池組和硅整流裝置組成。繼電保護裝置均由微機保護裝置（230kV線路保護是AVERA P442微機保護裝置；66kV線路保護是AVERA P142微機保護裝置；15kV線路保護是AVERA P142微機保護裝置；主變保護是AVERA P632微機保護裝置；230kV母差保護是由AVERA P741微機保護裝置）組成。

中央信號分為事故信號和預(yù)告信號：

①事故信號：斷路器事故跳閘時，能及時發(fā)出音響信號(蜂鳴器)，同時有相應(yīng)的信號繼電器掉牌、“掉牌未復(fù)歸”光字牌亮和相應(yīng)的位置指示燈閃光。

②預(yù)告信號：發(fā)生故障時能及時發(fā)出區(qū)別于事故信號音響的另一種聲音(警鈴)，同時在光字牌上顯示故障的性質(zhì)，如主變過負荷、輕瓦斯動作、溫度過高、母線單相接地、直流母線接地等異常告警信號。

中央信號裝置可對事故信號及預(yù)告信號、光字牌運行是否完好進行試驗。當(dāng)發(fā)生音響后可手動解除，而故障性質(zhì)的顯示仍可保留。保護裝置的動作信號絕大多數(shù)采用掉牌信號繼電器且需手動復(fù)歸。

GONDER變的運行管理為有人值班方式：一般每班1人，每天2個值班員輪流值班，每天都要對設(shè)備進行巡視和抄表、報負荷。調(diào)度值班員依靠電話由變電所值班員報送得到的抄表數(shù)據(jù)，其誤差較大，不免會帶有人為因素的影響。

檢修停電、調(diào)整負荷、方式變更等操作，由調(diào)度值班員下令，值班員執(zhí)行操作并回令。特別是在調(diào)荷操作中，不準(zhǔn)確、不及時、隨意性大。

3 進行無人值班改造的必要性

由于埃塞國家電力公司調(diào)度中心的建成，要求對做為主輸電網(wǎng)絡(luò)電壓等級的230kV GONDER變電所進行改造，具備“四遙”功能。

GONDER變電所改造后，自動化程度提高，減少了中間環(huán)節(jié)，能有效減少誤操作、降低事故率，提高安全生產(chǎn)水平。

GONDER變電所改造后，能夠增強埃塞俄比亞薄弱的電網(wǎng)運行狀況和使GONDER地區(qū)的供電質(zhì)量和供電可靠性得到有效提高。

4實施自動化改造的方案

由于GONDER變電所建成投運時間不長，設(shè)備相對比較先進，若全部更新成綜合自動化設(shè)備，一是運行中的設(shè)備淘汰率較高，資金投入太多，造成浪費；二是工作量較大、停電時間較長；三是沒有必要，稍微更改就能很好利用。因此運行中的GONDER變電所改造，應(yīng)在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上增設(shè)具有“四遙”功能的RTU，并和埃塞國家電力調(diào)度中心自動化系統(tǒng)相配合進行技術(shù)改造。

一次設(shè)備的技術(shù)改造：變電所原有的一次設(shè)備如隔離開關(guān)、SF6斷路器、電壓互感器、電流互感器、開關(guān)柜、母線等都是常規(guī)設(shè)備，只要加強維護，絕大多數(shù)可以保留使用，但對于故障率高的設(shè)備應(yīng)下決心予以淘汰。SF6斷路器實際應(yīng)用效果良好，為變電所自動化改造奠定了良好的基礎(chǔ)。

二次回路的技術(shù)改造：對原有的控制、保護、信號回路進行適當(dāng)?shù)母脑?，以滿足“四遙”功能的需要。

①遙信(YX)回路的改造：遙信功能主要反映的是狀態(tài)量，它分為位置信號、保護動作信號和其它信號。遙信又分為有源遙信和無源遙信。有源遙信是指信號取之于二次回路電壓線圈兩端，接在RTU的有源遙信輸入端，有直流125V電壓輸入。無源遙信是指信號取之于斷路器輔助觸點，繼電器的常開(常閉)觸點等，接在RTU的無源遙信輸入端。GONDER變電所采用AVERA公司的C264 RTU屏，要求遙信為無源遙信。

由于保護動作信號全都反映在控制屏光字牌上，這些信號都是必須的，例如線路保護的保護動作、重合閘等信號，這些信號需要全部傳送到調(diào)度端，因此RTU的遙信通道必須足夠。根據(jù)原有的法國AVERA公司設(shè)計，控制屏光字牌所有信號均已接至光耦隔離重動，轉(zhuǎn)換為24V重動信號，并將所有重動接點已接至RTU接口屏，此次改造部分僅需將RTU接口屏轉(zhuǎn)接至RTU屏，擴建部分則可以從控制屏直接接至RTU屏。這樣設(shè)計合理、安全，一是電纜放置比較集中，不太會放錯位置；二是電纜搭接不涉及控制回路，比較安全；三是不動原有的信號回路，不會解線解錯電纜，施工工作量小而且安全；四是調(diào)試方便，遠動信號（調(diào)度端信號）只需要和原有光字牌核對即可。

在遠動信號中，反映一次設(shè)備狀況的如刀閘位置、開關(guān)位置尤其重要。雖然在保護屏上大都能取過這些信號接點，但這些接點是繼電器的重動接點，不可靠，因此刀閘位置、開關(guān)位置只能從一次設(shè)備直接接輔助接點，而且這些設(shè)備輔助接點一般都會有許多備用。

②遙測(YC)回路的改造：15kV系統(tǒng)（單母線分段）線路遙測采集量主要是各回路的電流值和各段母線的電壓值。電壓值的采集由RTU的電壓變送器并聯(lián)接入各段電壓互感器的二次回路；電流值的采集由RTU的電流變送器串接在被采集的各路電流互感器的二次回路中(從控制屏電流表)。230kV系統(tǒng)和66kV系統(tǒng)的線路電流采集各自系統(tǒng)線路電流，電壓回路并接在模擬屏的測量電壓（經(jīng)刀閘切換過后的電壓）上。電網(wǎng)運行的其它數(shù)據(jù)如有功功率、無功功率、功率因數(shù)等由調(diào)度端計算機根據(jù)收到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行計算、儲存和顯示。

③遙控(YK)回路的改造：變電所RTU接到遙控命令后，首先要判斷收到的命令是否正確，如果正確，將向調(diào)度端發(fā)送校驗正確信號，調(diào)度端計算機收到校驗正確信息并得到確認后，由調(diào)度端后臺機向RTU發(fā)出命令，RTU接到執(zhí)行命令后，使執(zhí)行繼電器動作，達到使斷路器分合的目的。

五防功能：GONDER變原沒有五防功能，僅依靠設(shè)備之間的電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖。此次在后臺機上增加斷路器與刀閘之間的聯(lián)鎖，保證聯(lián)鎖操作的正確性。

④GONDER變遙調(diào)(YT)回路的改造：遙調(diào)功能實際上是遙控與遙信，或遙控與遙測的組合。

有載調(diào)壓變壓器都有一個調(diào)壓控制裝置（GONDER變有載調(diào)壓裝置為MR），它既能控制主變檔位的升降同時也能顯示主變檔位。當(dāng)RTU接到遙調(diào)命令時，執(zhí)行繼電器觸點閉合，接通升(降)回路，使有載調(diào)壓電機啟動回路接通，變壓器升(降)一個檔位，同時由控制器送出檔位信號。對于有些廠家生產(chǎn)的控制器的遙信輸出有有源和無源之分，在與RTU遙信端子連接時需注意，另外對于老型號不帶遙調(diào)功能的控制器需稍加改進方可使用。

5改造中相關(guān)技術(shù)問題解決

由于設(shè)計考慮不周密，在現(xiàn)場調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)并解決了一些技術(shù)問題

遠方遙復(fù)，遙控接點不夠用。一般微機保護裝置的動作后，信號繼電器帶自保持，這些信號必須手動復(fù)歸，在無人值班的情況下不可能再手動復(fù)歸。230kV線路AVERA保護共有3個獨立的保護復(fù)歸按扭，要是再用3個遙控量來遙控，一是遙控接點不夠用，二是后臺操作麻煩，現(xiàn)場改造時在微機保護增加一個中間繼電器，其輸出接點并聯(lián)在復(fù)歸按扭上，其線圈由一個遙控接點控制，當(dāng)需要復(fù)歸時，調(diào)度值班員遙控操作給其復(fù)歸。這種方法可靠。

實現(xiàn)開關(guān)遙控后，無KK合后位置。KK合后位置對230kV線路微機保護非常重要，原先是啟用控制屏的KK切換開關(guān)的合后位置，但實現(xiàn)開關(guān)遙控后，無KK合后位置?，F(xiàn)場改造調(diào)試時，增加了一個雙位置繼電器，其兩個線圈分別并在手合/手分回路上。手合過后，其中一付接點閉合（只有手分命令來時才復(fù)歸），這付接點即為KK合后位置接點。

6關(guān)于對GONDER變自動化改造建議

目前變電所與調(diào)度端通訊通道為單通道方式，為確保通道的可靠性，應(yīng)考慮雙通道的建設(shè)，并能實現(xiàn)雙通道的自動切換，AVERA通訊機已具備這方面的功能。

GONDER變無人值班改造并沒有實現(xiàn)刀閘遙控。目前GONDER變的230kV系統(tǒng)、66kV系統(tǒng)的刀閘的主刀已經(jīng)是電動機構(gòu)，可以遠方操作，從而可以實現(xiàn)刀閘的遙控。