港區(qū)變電所、變電站的智能化改造探究

摘 要:本文簡要介紹了以往變電站存在的問題以及無人值守智能變電站的特點，由此針對黃驊港變電站智能化改造提出了相應(yīng)的建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞:變電所改造 智能化 無人值守

中圖分類號:TM63\t\t文獻標(biāo)識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0137-01

1 以往的變電站存在的問題

(1)一次設(shè)備的可靠性不高，無法完全滿足“無人化”的運行要求，如一次設(shè)備的絕緣故障、機構(gòu)失靈、拒動或誤動、漏氣等嚴(yán)重影響安全運行的問題，有的隔離開關(guān)在操作時存在不能遠程控制或者合閘不到位的問題，必須現(xiàn)場處理，無法監(jiān)控設(shè)備運行工況。

(2)自動化系統(tǒng)存在信息無法在線共享、設(shè)備之間不具備互操作性、系統(tǒng)可擴展性差、系統(tǒng)可靠性受二次電纜影響等不足。

(3)目前保護定投、定值區(qū)改變等操作采用硬壓板、保護插把等方式，保護硬壓板投退的操作不能遠程控制，均由集控中心轉(zhuǎn)令給現(xiàn)場值守人員執(zhí)行，保護壓板的投退耗費值守人員的時間和精力，且一次設(shè)備狀態(tài)的確認必須依靠人工干預(yù)。

2 無人值守智能變電站特點

2.1 智能一次開關(guān)設(shè)備

采用智能一次開關(guān)設(shè)備，通過安裝于電柜內(nèi)的智能組件裝置，具有斷路器、隔離開關(guān)、地刀的操作、間隔內(nèi)部以及間隔之間聯(lián)鎖、閉鎖功能和各種指示、報警信號等數(shù)字化傳輸?shù)裙δ?，并可實現(xiàn)一次設(shè)備操作控制和聯(lián)鎖、閉鎖及與其他設(shè)備的通信。開關(guān)柜智能操控裝置采用單片機控制，與常規(guī)的開關(guān)柜狀態(tài)顯示儀相比，增加了智能化功能。除可顯示開關(guān)分合狀態(tài)外，還可判斷開關(guān)小車是否處于試驗位置與工作位置之間還是處于柜體之外并做出指示。溫度濕度數(shù)值顯示、語音防誤提示功能和過熱報警等功能。

2.2 電子式互感器的應(yīng)用

變電站配置的電子式互感器具有良好的絕緣性能、較強的抗干擾能力、測量頻帶寬、動態(tài)范圍大、具有數(shù)字輸出、接口方便、通信能力強的等特點。利用電子互感器輸出的數(shù)字信號，使用現(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)點對點/多個點對點或過程總線通信方式，完全取代了大量的二次電纜線;徹底解決二次接線復(fù)雜的現(xiàn)象，可以簡化測量或保護的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少誤差源，實現(xiàn)真正意義上的信息共享。此外，電子式互感器無常規(guī)電流互感器和電壓互感器的爆裂問題和開路、短路問題，極大減少了現(xiàn)場的維護工作量。

2.3 全站自動化在線監(jiān)測與專家檢修系統(tǒng)

通過設(shè)置一個能實現(xiàn)集控中心的遠程監(jiān)控和操作、穩(wěn)定性好、可靠性好的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)不具有的兩大優(yōu)勢。

2.4 保護裝置無人化

數(shù)字式繼電保護裝置支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，以IEC 61850規(guī)約直接接入站控層和過程層的以太網(wǎng);支持一IEC 61850～9～2規(guī)約接受合并單元發(fā)出電流、電壓采集信號;支持以GOOSE報文方式實現(xiàn)開關(guān)量的開入與開出。同時，基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的保護裝置具備可遠方投退保護的軟壓板和可實現(xiàn)保護定值區(qū)的遠方切換功能，實現(xiàn)了保護裝置運行的無人值班化。

2.5 智能圖像巡檢與狀態(tài)檢修系統(tǒng)聯(lián)動

(1)智能圖像巡檢。變電站內(nèi)設(shè)置了一套圖像巡檢系統(tǒng)(軌道巡線機器人)，圖像監(jiān)控主機采用正向物理隔離裝置與站控層通信;可以實現(xiàn)圖像巡檢系統(tǒng)與變電站內(nèi)事件的聯(lián)動。建立圖像巡檢系統(tǒng)與變電站內(nèi)事件的GOOSE聯(lián)動功能，當(dāng)站內(nèi)發(fā)生諸如斷路器跳閘、倒排、一次設(shè)備檢修操作或繼電保護裝置動作等事件時，圖像巡檢系統(tǒng)能夠通過安全區(qū)與安全區(qū)之間的正向物理隔離裝置接受來自站控制層制造報文規(guī)范MMS(Manufacturing Message Specification)網(wǎng)的事件信息，根據(jù)事先建立好的映射關(guān)系，找到與該GOOSE變量列成員對應(yīng)的攝像機的編號、預(yù)位置及視頻通道號，實現(xiàn)自動彈出畫面、啟動錄像、切換視頻通道以及報警等操作。

(2)與狀態(tài)檢修系統(tǒng)的聯(lián)動。建立了智能巡檢系統(tǒng)與狀態(tài)檢修系統(tǒng)之間的聯(lián)動，當(dāng)在線監(jiān)測系統(tǒng)通過分析診斷繼而實現(xiàn)狀態(tài)檢修時，狀態(tài)檢修系統(tǒng)將狀態(tài)檢修信號相對應(yīng)的GOOSE變量，再通過對該GOOSE變量進行分析，找到與該GOOSE變量列表成員對應(yīng)的攝像機編號、預(yù)置位及視頻通道信號，最后通過與圖像巡檢系統(tǒng)的GOOSE聯(lián)動，實現(xiàn)自動彈出畫面、啟動錄像、切換視頻通道以及報警。

3 黃驊港2#110kV變電站工程電力調(diào)度管理改造

3.1 變電站建設(shè)規(guī)模和調(diào)度管理模式

黃驊港2#110kV變電站裝設(shè)主變壓器兩臺，主變壓器采用三相有載調(diào)壓、油浸式、降壓型變壓器，容量為:40MVA，額定電壓110/6.3kV。110kV系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩回110kV電源進線，采用電纜線路引接。6kV側(cè)采用單母線分段，母線橋進線、電纜饋出線。

在黃驊港2#110kV變電站內(nèi)設(shè)立電力調(diào)度中心，在電力調(diào)度中心可以對黃驊港1#110kV變電站、2#110kV變電站，煤一期1#、3#、4#、5#6kV變配電所，煤二期8#、9#、10#6kV變配電所，擴容11#、14#6kV變配電所，南港區(qū)2#、12#、13#6kV變配電所以及辦公區(qū)7#6kV變配電所進行電力調(diào)度。為實現(xiàn)這種電力調(diào)度關(guān)系，設(shè)置一套完整的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，以調(diào)度中心作為計算機監(jiān)控主站，兩個110kV變電站及所有6kV變配電所都作為計算機監(jiān)控子站，各監(jiān)控子站通過光纖與監(jiān)控主站通訊，實現(xiàn)信息傳送。

變電站調(diào)度管理模式采用1人值班調(diào)度(按電力部運行的有關(guān)規(guī)定，值班調(diào)度人員至少2人，1人操作1人復(fù)核。)，2人運行操作及簡單維修。值班調(diào)度人員在調(diào)度中心的大屏幕和監(jiān)控計算機上能夠監(jiān)視兩個110kV變電站和所有6kV變配電所的運行情況和運行狀態(tài)，并能夠通過監(jiān)控計算機對兩個110kV變電站和所有6kV變配電所的主要電氣設(shè)備進行遠程操作。

3.2 變電站調(diào)度管理智能化改造

為實現(xiàn)從電力調(diào)度中心對2個110kV變電站和所有6kV變配電所的安全、可靠、穩(wěn)定調(diào)度，整個變電站調(diào)度管理高度信息化和智能化。

(1)故障預(yù)判斷。對于關(guān)鍵設(shè)備例如110kV斷路器、主變壓器、6kV斷路器、無功補償設(shè)備、站用變、接地變等重要設(shè)備的故障預(yù)判斷。系統(tǒng)對目前設(shè)備的運行狀態(tài)和走勢有一個分析系統(tǒng)，通過對目前設(shè)備的各運行參數(shù)的收集和分析，判斷目前設(shè)備的運行狀態(tài)，并預(yù)測設(shè)備運行趨勢，結(jié)論是繼續(xù)正常運行或有發(fā)生故障的趨勢，這種趨勢到了一定的程度，由系統(tǒng)做出預(yù)警，發(fā)出語音、畫面或其他明顯的提示，提示調(diào)度員及時檢查維修。運行設(shè)備參數(shù)除了常規(guī)電氣量以外，還包含以下參數(shù):主變壓器壓力、繞組溫度和油溫、110kV GIS的SF6氣體壓力和密度等。這些參數(shù)通過就地信息采集裝置采集，由通訊線送至后臺監(jiān)控系統(tǒng)。

(2)智能操作。智能操作，提高操作準(zhǔn)確率和減少操作時間。即通過執(zhí)行切換運行模式來代替具體操作開關(guān)。例如某斷路器由運行模式轉(zhuǎn)為檢修模式，由調(diào)度員在調(diào)度室下達運行模式轉(zhuǎn)換指令，系統(tǒng)根據(jù)模式轉(zhuǎn)換的要求，先自動斷開斷路器，再自動斷開兩側(cè)隔離開關(guān)，最后自動合兩側(cè)接地開關(guān)，實現(xiàn)按順序智能操作的要求。

(3)自動電壓調(diào)整。根據(jù)變電所運行方式和運行工況，按照上級調(diào)度部門確定的電壓曲線，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)變壓器分接頭。

(4)自動無功補償。根據(jù)電網(wǎng)的功率因數(shù)，自動投切無功補償設(shè)備。同時無功補償設(shè)備也能對電網(wǎng)諧波進行治理。后臺系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)χC波的性質(zhì)進行分析和判斷的功能。

(5)視頻監(jiān)控聯(lián)動。采用視頻和監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，即當(dāng)重要報警信息進行聲音文字提示的同時，視頻畫面自動切換到故障現(xiàn)場，便于調(diào)度員及時了解現(xiàn)場情況。

(6)設(shè)備故障的手機短信告警。(因港區(qū)6kV變電所一般為無人值守變電所，所以上述兩項內(nèi)容在對于各6kV/10kV無人值守的變電所的安全運行監(jiān)護顯得尤為便捷)

參考文獻

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