某工廠6kV配電自動化系統(tǒng)改造與優(yōu)化

摘要：由于電力系統(tǒng)的快速發(fā)展對工廠的配電自動化不斷提出更高要求，淘汰技術(shù)落后、老舊產(chǎn)品，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性是該工廠配電系統(tǒng)的一項重要任務(wù)，這一目標(biāo)的實現(xiàn)則體現(xiàn)在配電自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品升級與更完善、先進(jìn)的配電自動化系統(tǒng)架構(gòu)及系統(tǒng)功能性的增強。

關(guān)鍵字；配電系統(tǒng)；改造；自動化系統(tǒng)；優(yōu)化

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，該工廠生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，對電力負(fù)荷需求也在不斷擴大和發(fā)展，進(jìn)而對該工廠的配電系統(tǒng)可靠性和配電自動化產(chǎn)品都提出了越來越高的要求。該工廠轄區(qū)內(nèi)共有8座6kV開閉所，其中個別站所已服役逾12余年，配電自動化產(chǎn)品在技術(shù)層面上已經(jīng)屬于淘汰落后產(chǎn)品，為了提高該工廠6kV配電自動化系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、可靠性和自動化水平，通過近一個月時間的調(diào)研，針對在以往運行暴露的問題，提出了配電自動化系統(tǒng)改造與優(yōu)化方案，力爭用最小的投資換取最大的技術(shù)進(jìn)步是改造的最終目標(biāo)，但考慮到生產(chǎn)經(jīng)營安排、經(jīng)濟效益等諸多因素，不可能對其進(jìn)行完全的技術(shù)革新。鑒于此，我們提出的改造方案是針對其現(xiàn)有技術(shù)淘汰落后、暴露問題多、亟需改造的站所配電自動化產(chǎn)品，這些則是未來一段時間內(nèi)的主要工作任務(wù)。因此，本文僅對6kV配電自動化系統(tǒng)的改造方案介紹如下。

1 改造前配電自動化系統(tǒng)架構(gòu)

以6kV中心配電所為例，實施改造前，中心配電站采用南京某公司的NAS系列配電自動化系統(tǒng)。該自動化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用分層分布式現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，分為站控層和間隔層2層。站控層主要包括操作員工作站、遠(yuǎn)動工作站等；間隔層主要由配電自動化設(shè)備組成，配電自動化設(shè)備按電氣間隔配置，安裝在間隔二次設(shè)備小室內(nèi)。改造前每座開閉所均配置自動化系統(tǒng)站控柜，配置站所配電自動化系統(tǒng)。其余開閉所均通過光纖通道向中心配電所傳送所內(nèi)遙測遙信信息。

2 改造前的主要遺留、暴露問題

（1）由于該廠8座變電所均經(jīng)過分期擴建，不同期采用的配電自動化設(shè)備雖為同一廠家生產(chǎn)，但型號不同，而且型號較多。這樣就造成不便于站內(nèi)配電自動化設(shè)備備件的統(tǒng)一配備與相互更換利用，也給運維人員帶來了不便，對運維人員提出更高要求。

（2）8座變電所內(nèi)綜保裝置共108臺，其中近兩年擴建新投運的13臺最新配電自動化產(chǎn)品TDR系列運行穩(wěn)定；其余95臺NAS系列型號的配電自動化產(chǎn)品均為10余年前早期產(chǎn)品，目前已屬于淘汰落后產(chǎn)品，它們的人機對話界面十分不友好，運行維護(hù)不方便。經(jīng)過10余年的不間斷運行，產(chǎn)品硬件老化，經(jīng)常出現(xiàn)電源、人機對話、通信等插件損壞，由此導(dǎo)致不受理遙控命令、通信中斷等眾多問題，增加了運維人員的維護(hù)工作量，降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了工作成本。

（3）NAS配電自動化系統(tǒng)基于上一代現(xiàn)場總線的通信方式，通信速率低，而且串口服務(wù)器由于經(jīng)過近10年的長期運行，環(huán)境因素等導(dǎo)致硬件老化現(xiàn)象嚴(yán)重，故障率增高，通信中斷頻繁，且運行維護(hù)相當(dāng)不便，對運維人員提出更高要求。

（4）NAS配電自動化系統(tǒng)工作站硬件配置較低，內(nèi)存為256MB，硬盤為60GB，運行速度較慢；加之經(jīng)過近10年的長期運行，環(huán)境因素等硬件老化現(xiàn)象嚴(yán)重，工作站頻繁重啟，故障率高。

（5）NAS配電自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫工具、圖形編輯工具和報表編制工具性能較弱，人機對話界面不友好，使用很不方便，維護(hù)工作效率低；且目前的系統(tǒng)不支持OPC接口，無法將企業(yè)ERP系統(tǒng)所需用電量等數(shù)據(jù)上傳至企業(yè)服務(wù)器，對成本核算造成影響。

3 改造的目標(biāo)與原則

配電自動化系統(tǒng)改造是一項復(fù)雜、綜合、多樣性的工程，涉及到對8座開閉所內(nèi)大量設(shè)備停電，如果計劃不合理，必將對生產(chǎn)造成影響，進(jìn)而造成經(jīng)濟損失并使配電自動化系統(tǒng)的改造難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。針對該廠開閉所配電自動化系統(tǒng)的實際情況與暴露的問題，盡量利用既有設(shè)備，有效減少施工和調(diào)試工作量，制定了以下改造目標(biāo)與原則。

（1）配合該廠生產(chǎn)計劃及運維部門制定詳細(xì)系統(tǒng)改造計劃，完成階段停電及應(yīng)急預(yù)案，實行工作票制度，謹(jǐn)防改造過程中突發(fā)情況對生產(chǎn)造成影響，進(jìn)而造成經(jīng)濟損失。開閉所的重要性決定其不可能在全所停電的運行工況下進(jìn)行配電自動化系統(tǒng)改造工作。系統(tǒng)改造必然是老系統(tǒng)逐步退出運行、新系統(tǒng)逐步投入運行的階段過程。

（2）將8座開閉所內(nèi)各自電源進(jìn)線共計16臺NAS系列的落后淘汰產(chǎn)品逐步改造為TDR系列新型配電自動化產(chǎn)品。由于新舊產(chǎn)品為同一公司產(chǎn)品，產(chǎn)品開孔尺寸、背板布置等都基本一致，技術(shù)人員改造實施起來好操作。同時將原有NAS系列串口服務(wù)器更換為TDC系列通信工作站。該通信工作站作為現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)中樞，采用32位RISC CPU架構(gòu)，負(fù)責(zé)實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，可實現(xiàn)高速處理通信數(shù)據(jù)，支持串行RS232/RS485、以太網(wǎng)等接口。

（3）更改原有系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為站控層，通信層和間隔層3層。以中心配電所改造后的系統(tǒng)架構(gòu)為例如圖1。在原來的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上增加了通信層。改造后的現(xiàn)場總線通信方式分為串口總線形式和工業(yè)以太網(wǎng)兩種通信方式。本次改造在站控層全部用百兆工業(yè)以太網(wǎng)代替以往的現(xiàn)場總線，通信速率高，穩(wěn)定性可靠性更高，運行維護(hù)方便。

圖1 中心配電所改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（6）通信電纜，一是利用既有有通信電纜與未改造NAS系統(tǒng)自動化產(chǎn)品通信，二改造的TDR系列自動化產(chǎn)品需敷設(shè)以太網(wǎng)通信電纜，所以遠(yuǎn)動工作站的調(diào)試組態(tài)工作相對復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容要重新定義且點號內(nèi)容須與改造前保持一致。

（7）將配電自動化系統(tǒng)工作站升級為高配置的工作站，提高硬件性能。NAS自動化系統(tǒng)更換為人機界面易于維護(hù)的TV8系統(tǒng)。中心配電所設(shè)置調(diào)度值班室，其余7座開閉內(nèi)四遙信息通過光纖環(huán)網(wǎng)遠(yuǎn)傳至中心配電所配電自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)無人值守。

4 改造的難點及解決辦法

（1）配電自動化產(chǎn)品改造時，改造柜內(nèi)可能會有運行的設(shè)備和回路，且該廠開閉所經(jīng)過多期擴建，圖紙與實際接線可能不符，所以改造施工時存在技術(shù)人員觸電、誤碰、誤拆接線造成誤動等安全隱患。為此，采取改造前先查清實際接線情況，將改造柜內(nèi)無需改造設(shè)備及端子用絕緣膠布封好隔離，并對要改造的產(chǎn)品端子進(jìn)行驗電，確保技術(shù)人員在一個有效隔離、安全的環(huán)境下進(jìn)行改造工作。

（2）本次改造需要對整個系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，所以需要在改造前了解每個開閉所原有通信情況并做好記錄。且本次改造需敷設(shè)以太網(wǎng)總線通信電纜，由于在敷設(shè)通信電纜時需要穿過電纜溝槽，須做好安全措施，確保技術(shù)人員在一個有效隔離、安全的環(huán)境下進(jìn)行敷設(shè)。

（3）本次改造涉及通信工作站，每個開閉所通信系統(tǒng)須重新組態(tài)，自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、畫面都需重新組態(tài)定義，工作量很大。采取一對一的改造方式，由于各個開閉所情況類似，所以改造完一個后，剩下的相對比較容易。

（4）遙控試驗的安全風(fēng)險較大，若安全措施不到位，可能誤控其他設(shè)備，造成經(jīng)濟損失。本次自動化系統(tǒng)改造做遙控試驗時，安全措施是采用遠(yuǎn)方就地轉(zhuǎn)換把手切換到就地或出口硬壓板全部退出方式閉鎖非調(diào)試間隔的。所以，這種硬閉鎖的試驗方式減小了誤控其他設(shè)備的可能性。

5 結(jié)束語

該廠8座開閉所配電自動化系統(tǒng)改造后，運行可靠性明顯提高，有效提高供電的穩(wěn)定性和可靠性，提高運行管理水平，減少維護(hù)量和值班人員的工作強度，經(jīng)濟性及運行性能達(dá)到了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏祥.變電站自動化系統(tǒng)如何選型.電力資訊，2002（4）

[2]詹英華.變電所改造工程的施工策劃[J].農(nóng)村電氣，2005（10）

[3]鄧先友.500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)升級改造.電力安全技術(shù)，第12卷（2010年第4期）