淺析數字化變電所改造

李穎　王立文　才麗　李長安

摘要：針對變電所存在設備老舊，不能實現自動遠程遙控操作的實際問題，著手變電所的數字化改造，實現電網調度綜合自動化。文章充分剖析了改造后的優(yōu)點，實現了礦區(qū)首座智能數字化變電所的同時，也為其他變電所技術改造工作奠定了基礎。

關鍵詞：變電站；數字化；遠程遙控；本質安全；可靠供電；電網調度綜合化

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）10-0078-02

1 概述

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電氣設備不斷的更新和改進，對鐵煤集團所屬礦井66kV供電系統的要求也越來越高，大部分高壓設備早已成為老舊甚至淘汰產品，對此，集團公司供電部對66kV供電設備從2008年開始著手，進行了大批量的設備更新改造工作，使原來存在大量缺陷甚至隱患的設備得到徹底更新。但由于控制系統改造沒有同步跟上，運行人員操作必須到現場就地電動操作，在操作時如發(fā)生故障會直接危及到操作人員的安全，不能實現遠程遙控操作，因此對鐵煤集團所屬礦井高壓變電所進行了數字化改造。

2 設備改造前現狀

2.1 室外高壓設備現狀

礦區(qū)變電所是一座老式常規(guī)變電所，它擔負著煤礦井上下生產、電力供給的重要任務。在2008～2010三年時間里，鐵煤集團已對室外所有66kV設備進行了更新改造，并且具備遠程遙控操作的條件。

2.2 室內設備現狀

2.2.1 運轉室內控制屏、保護屏、信號屏均為老式的電磁繼電器屏，繼電器和測量儀表都安裝在屏面上，老式的電磁繼電器動作速度及穩(wěn)定性不高，繼電器接點也容易出現燒損現象，對安全運行有很大潛在的隱患。

對于變電所的轉供電量，在抄表、計量方面，包括每小時各設備的電壓、電流、功率、小時電量以及日電量、峰谷平電量、月電量的計算等等，每次運行人員要到運轉室逐個屏及高壓室各開關柜就地進行抄寫，然后手工進行計算，表計多、工作量大、實時性差。

2.2.2 高壓室內設備現狀。變電所的6kV開關柜為老式GG1A半封閉式開關柜，存在著設備間導體裸露無絕緣、電磁機構易出現失靈現象、銅鋁過渡接頭易發(fā)生過熱現象、電磁式繼電器接點燒壞發(fā)生越級跳閘現象等諸多缺陷。

因此，鐵煤集團供電部門本著以實現供電安全可靠，塑造本質安全型供電企業(yè)為目的，決定對礦區(qū)變電所設備進行技術改造。

3 變電所改造方案

由于66kV設備已具備遠方調度后臺進行分合閘操作，并具備完善的閉鎖功能，即對斷路器和隔離開關的操作順序能進行分析并實現防誤操作功能，所以此次改造重點為運轉室內設備改造和6kV開關柜設備改造。

3.1 運轉室內設備改造

由于此次改造在室外安裝了就地智能柜，智能柜與室內光纖配線架采用光纜通訊，光纖配線架與各個保護測控屏之間采用尾纖連接。66kV設備在運轉室內屏面設計采用單元化結構，每一回路的66kV控制、保護信號裝置及操作把手均在一面屏上。

各個屏間的通訊線路、直流、交流供電電源線路均在屏頂布線，室內外通訊線路在室內集中組屏，采用模塊化結構設計方案。

3.2 6kV開關柜設備改造

變電所原6kV開關柜為老式GG1A半封閉式開關柜，現改造為改進型KYN28A-12型全封閉中置式開關柜，具有就地操作、遠方遙控操作功能，可遠方自動抄表，有帶電顯示、溫度監(jiān)測、接地選線功能等。

4 變電所數字化改造后可實現的功能

4.1 繼電保護功能

變電所數字化改造后，系統除具備常規(guī)變電站系統保護及元件保護設備的全部功能，而且獨立于監(jiān)控系統，即當該系統網各軟、硬件發(fā)生故障退出運行時，繼電保護單元仍然正常運行，當運轉室的微機系統與主變的測控裝置或高壓開關柜測控裝置失去通訊時，測控裝置仍能正常運行，實現本體的保護測控功能。

另外，繼電保護功能還具有能儲存多套定值，并在遠方、當地均可設定和查看保護定值的功能；故障記錄功能（顯示故障時間、電流、電壓大小、開關變位、保護動作狀態(tài)等）；與監(jiān)控系統通信，能接收監(jiān)控系統命令，選擇并修改定值，發(fā)送故障信息、保護動作情況、當時整定值及自診斷信號功能；各插件的自診斷功能等。

4.2 信息采集功能

變電站數字化系統具備四遙（遙測、遙信、遙控、遙調）功能，信息由間隔層保護、測控裝置等采集。與調度端的通信，信息由遠程終端單元采集完成。電能量的采集用單獨的電能量采集裝置（電能表）。系統對安全運行中必要的信息進行采集，主要包括以下幾個方面：遙測量、遙信量、遙控量、電能量、閉鎖功能、自動無功補償功能、報警功能、數據處理及打印功能、人機接口功能和遠程通信功能。

5 變電所數字化改造后的優(yōu)點

5.1 實現系統實時調度、電網調度綜合化

變電所數字化改造后，各種實時的信息包括變電所的各種電氣測量值和各斷路器的位置信號等都能及時傳送到調度，并在系統模擬圖上顯示出來，使調度能實時地掌握數字化變電所的運行方式、設備運行狀態(tài)以及所需要監(jiān)測的各種測量值。并且調度能通過遙控將信息發(fā)送到變電所，直接對變電所的電氣設備進行遠方遙控，處理突發(fā)事件，達到了調度統一的實時管理的要求，實現了電網調度綜合自動化。

5.2 實現6kV開關柜的遠方控制

變電所數字化改造后，微機數字化系統通過鍵盤實現了對各開關柜斷路器一對一的控制或選擇控制，通過電腦畫面顯示出被操作的斷路器的變位情況，運行人員可在運轉室通過鼠標和鍵盤對開關柜的斷路器進行操作，避免了操作人員就地操作的危險性，杜絕了誤操作的發(fā)生，保障了運行人員的安全。

5.3 數據集中顯示，自動記錄、計算電量

變電所改造后，微機數字化系統把原來分散的、利用模擬式儀表指針機械位置，改變成反映被測量變化的方式和集中的、利用數字直接顯示被測量的大小。當被測量（比如6kV母線電壓、直流電壓等）超過給定期值時，還能自動報警，有效地提高了運行人員視覺接收信息的準確性。對于電量，運行人員可以直接根據設置的時間段進行小時電力、日電力、月電力計算，還可以進行峰、谷、平電量記錄等，運行人員只需操作鼠標和鍵盤，打開相應的電量報表，直接抄寫需要的數據，既減少了工作量，又提高了準確率。

5.4 信號集中顯示

變電所改造后，微機數字化系統把原來分散的，用信號燈、光字牌或繼電器機械掉牌來顯示的信息，改變成集中的、全部顯示在變電所后臺計算機屏幕上的信息，可在顯示器上監(jiān)視設備運行實時變電所模擬圖、各斷路器的實時狀態(tài)、保護裝置的動作情況以及它們的動作順序等等。在事故情況下，跳閘的斷路器在屏幕上閃爍，同時發(fā)來相關報警信息并發(fā)出聲音信號等，還可用打印機打印在紙上形成文字信息，使信息內容的表達更直觀、明確。

5.5 實現事故記錄、追憶

變電所改造后，微機數字化系統以人所不能達到的分辨率，記錄事故前后斷路器、保護裝置等設備的動作情況，可以在變電所后臺計算機上直接查看，也可以通過打印機把事故時動作的各種開關量，按其動作的時間、順序排列打印出來，給人提供在事故時各種設備動作情況的詳細信息和報告，便于人們在事故后對保護裝置和斷路器的動作情況進行分析。

5.6 改變了值班人員的監(jiān)視方式

變電所改造后，微機數字化系統將原來對大面積控制屏的監(jiān)視，變成僅僅對后臺計算機屏幕的監(jiān)視，值班人員的監(jiān)視面大為縮小。運行人員可利用靈活的人接機口（鼠標和鍵盤）通過全漢化的、豐富多彩的顯示方式和監(jiān)控手段，如接線圖、曲線、棒圖、餅圖和儀表圖以及通過多窗口、多文檔、放大、縮小、滾動、平移、漫游等多種方式檢索到各種歷史數據、查看各種報表以及進行遙控操作和查詢各種參數。在事故情況下，也便于快速掌握事故信息，及時發(fā)現事故對象，做出正確的判斷和處理。另外，礦區(qū)變電所后臺計算機采用一主一備雙機運行，杜絕了傳統自動化變電所由于保護系統單機單網絡故障造成監(jiān)控中斷現象，更加安全可靠地保證了變電所的安全供電。

5.7 保護裝置自檢，雙網可靠運行

變電所改造后，微機保護裝置有著極強的分析和判斷能力，能自動識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動作，另外它有自診斷功能，能自動檢測出本身硬件的異常部分，當裝置的自檢功能發(fā)現回路出現故障時，能發(fā)出相應的告警信號，提醒值班人員，及時進行處理，有效地避免了開關柜誤動和拒動的發(fā)生。

6 結語

變電所數字化改造后，運行成本降低，達到了減員增效、節(jié)約成本的目的，達到無人值守變電所標準。由于此次改造采用了先進的、本質安全型設備，所以礦井安全供電得到了可靠的保障，運行人員的人身安全得到了可靠保障，同時又顯著提高了社會和經濟效益。

隨著數字化技術、通信技術、計算機網絡技術等高科技的飛速發(fā)展，數字化變電站目前已成為我國電力系統發(fā)展方向。此次礦區(qū)變電所數字化改造，將通訊標準IEC61850規(guī)約應用于變電站內的通信，利用網絡通信的最新技術，實現變電所二次設備的信息共享、互操作性及功能靈活配置等，達到國內同行業(yè)領先水平，實現了礦區(qū)首座智能數字化變電所，為其他變電所技術改造工作奠定了基礎。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）