中央變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造

江超　蔡文杰

摘要：文章針對(duì)中央變電所現(xiàn)狀進(jìn)行研究分析，制定相關(guān)改進(jìn)措施，并按照方案進(jìn)行實(shí)施，對(duì)變電所進(jìn)行綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造，使中央變電所的運(yùn)行、控制、保護(hù)能力大為提高，具備為公司生產(chǎn)裝置安全保供的

能力。

關(guān)鍵詞：中央變電站；綜合自動(dòng)化；系統(tǒng)改造；帶載能力；自動(dòng)化管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0052-02

目前，現(xiàn)有中央變電所的帶載能力以及設(shè)備的運(yùn)行可靠性已經(jīng)不足以滿足運(yùn)行的需求，受帶載能力的限制，變電所已不能再為新建裝置提供電力輸出，必須對(duì)中央變電所設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。提高設(shè)備的帶載能力及變電站的自動(dòng)化控制水平，從而確保公司生產(chǎn)發(fā)展的電力需求，為自動(dòng)化管理和能源調(diào)度系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

1 目前中央變電所存在的問(wèn)題

（1）繼電保護(hù)方面。中央變電所高壓進(jìn)線電纜保護(hù)為電流保護(hù)，保護(hù)切除故障時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響裝置的安全生產(chǎn)。另外，時(shí)限電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足配置的要求，作為時(shí)限電流速斷保護(hù)的后備過(guò)流保護(hù)時(shí)限太長(zhǎng)，同時(shí)在啟動(dòng)大電機(jī)等正常情況下容易造成保護(hù)誤動(dòng)，這樣不利于系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

（2）變電站自動(dòng)化方面。目前市面上出售的服務(wù)器均不支持Windows2000操作系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)控軟件廠家已停止技術(shù)支持。該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，多次出現(xiàn)故障，先后造成人機(jī)畫(huà)面中斷、斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示錯(cuò)誤、系統(tǒng)連續(xù)不間斷誤發(fā)通信報(bào)警信號(hào)、報(bào)警信息不傳輸?shù)裙收希收显斐珊蠊褪翘峁╁e(cuò)誤的設(shè)備狀態(tài)信息和報(bào)警信息，干擾運(yùn)行人員的判斷，使運(yùn)行人員在處理系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)做出錯(cuò)誤的判斷，直接導(dǎo)致變電所出現(xiàn)誤操作事故，后果極其嚴(yán)重。

（3）變電所開(kāi)關(guān)柜存在的問(wèn)題：開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中出現(xiàn)母線連接處發(fā)熱；多次出現(xiàn)支持瓷瓶放電的現(xiàn)象，特別是在雨雪天氣時(shí)放電現(xiàn)象更為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響供電安全；開(kāi)關(guān)柜嚴(yán)重變形，小車(chē)進(jìn)出困難，操作機(jī)構(gòu)經(jīng)?？?，維護(hù)難度大；由于該型開(kāi)關(guān)柜屬于淘汰產(chǎn)品，廠家不再生產(chǎn)該型開(kāi)關(guān)柜，因此備品備件購(gòu)買(mǎi)非常困難。

2 改進(jìn)方案

（1）依照常規(guī)配置原則，輸電線路繼電保護(hù)主要是階段式電流保護(hù)，即第Ⅰ段為電流速斷保護(hù)，第Ⅱ段為限時(shí)電流速斷保護(hù)，第Ⅲ段為過(guò)電流保護(hù)。它以第Ⅰ段和第Ⅱ段作為主保護(hù)，以第Ⅲ段作為輔助保護(hù)。當(dāng)?shù)冖?、Ⅱ段靈敏系數(shù)不夠時(shí)，可采用電流、電壓聯(lián)鎖速段保護(hù)。此次改進(jìn)采用國(guó)外先進(jìn)光纖縱差保護(hù)裝置作為線路保護(hù)的主保護(hù)，三段式電流保護(hù)裝置采用微機(jī)綜合保護(hù)器，選擇其中的第Ⅰ、Ⅱ段作為后備保護(hù)，考慮到靈敏系數(shù)不夠，采用電流、電壓聯(lián)鎖速段保護(hù)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的邏輯編程，使進(jìn)線及母聯(lián)備自投功能中的無(wú)壓無(wú)流、低電壓、過(guò)電流閉鎖備自投、母聯(lián)充電保護(hù)、保證母聯(lián)自投一次等保護(hù)功能得以實(shí)現(xiàn)，從而使備自投功能更加完善。另外保護(hù)功能中還增加了系統(tǒng)接地后系統(tǒng)絕緣監(jiān)視報(bào)警功能，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠。

（2）更新站內(nèi)開(kāi)關(guān)柜和保護(hù)裝置，用先進(jìn)的具有多重聯(lián)鎖控制功能的鎧裝開(kāi)關(guān)柜替換老式的電磁式開(kāi)關(guān)柜，采用微機(jī)保護(hù)裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)電磁式繼電器，為變電站自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

（3）在自動(dòng)化系統(tǒng)方面，采用面向間隔設(shè)計(jì)的體系，將站內(nèi)一次設(shè)備劃分為間隔單元，將所有任務(wù)、功能統(tǒng)籌考慮，并以網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使系統(tǒng)的維護(hù)性、可擴(kuò)展性、功能可升級(jí)性大大提高。它由三部分組成：第一部分為間隔層的分布，是保護(hù)、綜合設(shè)備和自動(dòng)控制裝置。它把模擬量和開(kāi)關(guān)量數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能和測(cè)量控制功能，并將上行發(fā)送測(cè)量和保護(hù)信息，接收控制命令，是整個(gè)系統(tǒng)與一次設(shè)備的接口；第二部分是站內(nèi)通信網(wǎng)、基于光纖網(wǎng)絡(luò)接口和高速的以太網(wǎng)絡(luò)通信以及集成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IEC104變電站通信規(guī)約，實(shí)現(xiàn)各個(gè)保護(hù)單元的信息上傳和命令下達(dá)，是站內(nèi)信息流動(dòng)的動(dòng)脈；第三部分是變電站的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，收集全站信息并實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)的就地監(jiān)視和控制功能，是系統(tǒng)與運(yùn)行人員之間的接口。

（4）開(kāi)關(guān)柜采用技術(shù)先進(jìn)成熟的氣體絕緣中壓開(kāi)關(guān)柜，該開(kāi)關(guān)柜操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，具備多重保護(hù)功能。

3 方案的具體實(shí)施

（1）在出線線路加裝光差保護(hù)作為線路的主保護(hù)，由于它不受運(yùn)行方式變化的影響，而且由于兩側(cè)的保護(hù)裝置沒(méi)有電聯(lián)系，使我廠關(guān)鍵線路在具備了快速切出故障的能力同時(shí)，大幅度地提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。

（2）在自動(dòng)化系統(tǒng)方面，采用面向間隔設(shè)計(jì)的體系，以現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置為間隔層，它把模擬量和開(kāi)關(guān)量等信息分別上傳；站內(nèi)通信網(wǎng)采用光纖網(wǎng)絡(luò)接口和高速的以太網(wǎng)絡(luò)通信，IEC104變電站通信規(guī)約，實(shí)現(xiàn)各個(gè)保護(hù)單元的信息上傳，同時(shí)保證了后期與其他設(shè)備的兼容性；在變電站構(gòu)架全新的自動(dòng)化系統(tǒng)，收集全站信息并實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面為運(yùn)行人員提供及時(shí)有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（3）在一次設(shè)備方面，對(duì)原有的開(kāi)關(guān)柜和進(jìn)線電纜進(jìn)行了設(shè)備更新，采用ABB氣體絕緣中壓開(kāi)關(guān)柜。

4 取得效果

（1）在線路保護(hù)中采用光纖縱差保護(hù)作為線路保護(hù)的主保護(hù)，三段式電流保護(hù)作為后備保護(hù)，在靈敏系數(shù)不夠時(shí)，考慮采用電流、電壓聯(lián)鎖速段保護(hù)。同時(shí)，在母聯(lián)備自投中，加入無(wú)壓無(wú)流、低電壓、過(guò)電流閉鎖備自投、母聯(lián)充電保護(hù)、保證母聯(lián)自投一次等保護(hù)功能，從而使備自投功能更加完善。

保護(hù)功能中還增加了系統(tǒng)接地后系統(tǒng)絕緣監(jiān)視報(bào)警功能。另外，光差快切裝置的配合使用，使得保護(hù)對(duì)故障切除更加及時(shí)，同時(shí)并快速將備自投投入，減少停電的影響范圍，大幅提高了系統(tǒng)的抗晃電能力。

（2）變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用最新的三層分布式控制結(jié)構(gòu)，即物理間隔層、通信鏈路層、中央控制層。物理間隔層負(fù)責(zé)與一次高壓設(shè)備相互通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)一次高壓設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量、控制及保護(hù)功能，將一次高壓設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)及時(shí)上傳。通信鏈路層采用了先進(jìn)的通信管理機(jī)模式，將大量設(shè)備的上送信息予以采集、歸納、存儲(chǔ)，按照運(yùn)行人員的要求，分類(lèi)進(jìn)行上送，有效防止數(shù)據(jù)阻塞現(xiàn)象的發(fā)生。中央控制層采用多層數(shù)據(jù)庫(kù)工作模式，配置數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)采集設(shè)備信息進(jìn)行配置安裝，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、調(diào)用，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與人機(jī)界面之間的關(guān)聯(lián)功能，各數(shù)據(jù)庫(kù)之間互相協(xié)作但又獨(dú)立運(yùn)行，有效地提高了監(jiān)控系統(tǒng)模塊化運(yùn)行能力，為變電所自動(dòng)化運(yùn)行、自動(dòng)化控制奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。改造完成后，對(duì)變電站機(jī)電保護(hù)功能及配置以及變電站自動(dòng)化平臺(tái)分別進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，在分別完成測(cè)試后，還進(jìn)行了繼電保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試測(cè)試，各項(xiàng)測(cè)試均達(dá)到預(yù)期效果，改造順利完成。

5 結(jié)語(yǔ)

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在日益提升，許多新技術(shù)、新設(shè)備、新標(biāo)準(zhǔn)以及新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層出不窮，不斷地在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)、提高，對(duì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供有力的技術(shù)

支持。

參考文獻(xiàn)

[1]張惠剛.變電站綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng)（第一版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2]魯國(guó)剛，任洛卿，等.變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000.

作者簡(jiǎn)介：江超（1987—），男，甘肅蘭州人，中國(guó)石油蘭州石化公司動(dòng)力廠電工，研究方向：變電站自動(dòng)化；蔡文杰（1978—），男，陜西咸陽(yáng)人，中國(guó)石油蘭州石化公司動(dòng)力廠中級(jí)工程師，研究方向：變電站自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）