探討風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

【摘 要】當(dāng)前電力系統(tǒng)規(guī)模趨于擴(kuò)大背景之下，對(duì)應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)及變電站監(jiān)控要求也不斷提高，在現(xiàn)代化控制技術(shù)、電子通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)得到了顯著革新。與此同時(shí)，隨著110kV以下變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)順利投入運(yùn)營，對(duì)于220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)與改造而言也是不可缺少的技術(shù)支撐與經(jīng)驗(yàn)保障。本文針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用與改造問題進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電場(chǎng)；220kV；變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

1.引言

作為電網(wǎng)生產(chǎn)管理現(xiàn)代化系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分之一，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)有著顯著的靈活性、安全性、實(shí)用性、適應(yīng)性及先進(jìn)性等特征，對(duì)于結(jié)構(gòu)布局有著嚴(yán)格要求，在最先進(jìn)的設(shè)備及技術(shù)輔助下達(dá)到最終運(yùn)行需求。現(xiàn)階段綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站中的運(yùn)用已經(jīng)日臻成熟，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)不僅廣泛應(yīng)用于新建的無人值班變電站當(dāng)中，且正在運(yùn)行中的變電站也正在實(shí)施綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造工作。處理具備結(jié)構(gòu)微機(jī)化和功能綜合化特征外，智能化的運(yùn)行管理及屏幕化的監(jiān)控操作也成為了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)。目前風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站中綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用不僅是對(duì)變電站安全可靠運(yùn)行水平的重要保證，同時(shí)也使得人員工作量得以減輕，整體技術(shù)管理水平得到大幅度提升。

2.傳統(tǒng)220kV變電站與綜合自動(dòng)化變電站的特性對(duì)比

傳統(tǒng)220kV變電站的弊端可從以下方面加以概括：①變電站運(yùn)行的安全性與可靠性難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行需求；②調(diào)壓和諧波治理手段的缺乏使得電能質(zhì)量無從保障；③趨于擴(kuò)大的占地面積一定程度上也增加了建站成本；④數(shù)字化和自動(dòng)化電氣設(shè)備的缺失與電力系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢(shì)相違背；⑤由于電氣設(shè)備可靠性難以保證，這就使得設(shè)備維護(hù)工作量增加，對(duì)應(yīng)的變電運(yùn)行自動(dòng)化管理水平難以提高。

相較于傳統(tǒng)變電站而言，220kV綜合自動(dòng)化變電站的優(yōu)越性主要表現(xiàn)為以下幾方面：①無功調(diào)節(jié)與控制功能是綜合自動(dòng)化變電站的顯著優(yōu)勢(shì)，這不僅提高了電能質(zhì)量，同時(shí)也使得電壓與實(shí)際運(yùn)行要求相符，這對(duì)于降低電能損耗有積極影響。②微機(jī)控制下的綜合自動(dòng)化變電站能夠針對(duì)異常狀況和故障問題作出診斷，通過自動(dòng)切除操作有效保障了變電站設(shè)備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。③綜合自動(dòng)化變電站中的檢測(cè)、監(jiān)視和記錄等工作是通過微機(jī)系統(tǒng)操作，因此人員僅僅需要操作微機(jī)系統(tǒng)來控制各項(xiàng)操作，與此同時(shí)，系統(tǒng)本身還能夠?qū)⑵渲械膶?shí)時(shí)信息傳達(dá)到電力調(diào)度部門，并依據(jù)實(shí)際的變電站運(yùn)行情況完成調(diào)度計(jì)劃的制定，這對(duì)于變電站自動(dòng)化水平和綜合管理水平的提高大有裨益。④相較于常規(guī)電氣設(shè)備而言，具備智能化與數(shù)字化特征的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在功能方面更加強(qiáng)大，加之體積小和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，這就使得變電站土地資源及用地面積得以節(jié)省。⑤考慮到綜合自動(dòng)化變電站具備的自我診斷功能，能夠依據(jù)維護(hù)時(shí)間對(duì)故障問題進(jìn)行排查，提高了狀態(tài)檢修的有效性，使得無人值守狀態(tài)下綜合自動(dòng)化變電站也能夠有序運(yùn)行，這對(duì)于提高供電企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益極為重要。

3.風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

3.1 實(shí)施改造的基本原則

現(xiàn)階段風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用及改造原則主要包括：

第一，整體性原則。綜合自動(dòng)化變電站是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的有機(jī)組成部分之一，因此積極服從于電網(wǎng)調(diào)度整體需求是最為基本的要求，在整體性原則導(dǎo)向下電力系統(tǒng)信息資源共享和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性才能從根本上得到保證。

第二，可靠性原則。作為變電站綜合運(yùn)行的重要保障，提高綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，若是單個(gè)模塊出現(xiàn)故障問題不應(yīng)干擾到整體系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

第三，運(yùn)行管理原則。運(yùn)行管理軟件在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用是高度智能化的重要體現(xiàn)，這有利于運(yùn)行管理實(shí)用性與多樣性特征的相互滲透。

第四，繼電保護(hù)原則。提高繼電保護(hù)的獨(dú)立性，將繼電保護(hù)從通信網(wǎng)絡(luò)中隔離出來，保證監(jiān)控系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置之間的相互連接，這對(duì)于信息共享尤為重要。

第五，經(jīng)濟(jì)性原則。除了考慮到綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各項(xiàng)使用性能之外，提高應(yīng)用方案的經(jīng)濟(jì)性也同樣不容忽視。

第六，采樣原則。將不同的互感器繞組應(yīng)用于測(cè)量和保護(hù)環(huán)節(jié)中，通過交流采樣技術(shù)達(dá)到緩解測(cè)量回路壓力的目的。

3.2 應(yīng)用中存在的問題及解決方法

3.2.1 裝置硬件

第一，LFP-900系列保護(hù)裝置采用CZX-11型操作箱配置方式，由于這一操作箱并沒有KKJ合后繼電器，這就需要對(duì)操作開關(guān)KK接點(diǎn)進(jìn)行引入，這對(duì)于手分閉鎖重合閘邏輯功能的的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。小型操作開關(guān)KK把手是現(xiàn)有測(cè)控裝置上所采用的，因此不可對(duì)其實(shí)施新接點(diǎn)的引入操作?？紤]到測(cè)控裝置的不同，不同類型的變電站所對(duì)應(yīng)的操作控制回路也有所差異。一些變電站采用的是PSR651（220 kV）、PSR652（110 kV）型測(cè)控系統(tǒng)，這一型號(hào)于操作回路位置配有雙位置繼電器，因此在執(zhí)行開關(guān)的分合操作時(shí)便可在雙位置繼電器接點(diǎn)輔助下解決存在的問題。若變電站采用的是PCS-9705C型測(cè)控系統(tǒng)，因?yàn)檫@一類型的測(cè)控系統(tǒng)并未配置雙位置繼電器，因此需要在C相跳閘插件中完成KKJ合后雙位置繼電器的增加操作，以此輔助C相手合和手分的啟動(dòng)與返回操作，至于開關(guān)分合操作則是通過接點(diǎn)表示，進(jìn)而解決存在問題。

第二，RCS-900系列保護(hù)裝置采用CZX-12R型操作箱的配置方式。由于該類操作箱中已經(jīng)設(shè)有雙位置繼電器，因此無需對(duì)操作開關(guān)KK接點(diǎn)實(shí)施引入操作，這一保護(hù)裝置本身就能夠完成手分閉鎖重合閘及其啟動(dòng)操作。

第三，RCS-941系列保護(hù)裝置采用自帶操作回路的配置方式。這一保護(hù)裝置中也有對(duì)應(yīng)的雙位置繼電器，因此上述邏輯技能也極易達(dá)到，然而考慮到操作回路中R、Q接線端子的缺失，因此在配合母線保護(hù)時(shí)需要完成手動(dòng)分閘回路與母線保護(hù)跳閘回路的相互連接操作，這對(duì)于母線保護(hù)及斷路器閉鎖重合閘功能的實(shí)現(xiàn)都極為重要。

第四，電磁型保護(hù)裝置的應(yīng)用問題。除了必要的裝置更換操作外，對(duì)操作回路的適當(dāng)改造也是有必要的，在測(cè)控裝置中接入各種動(dòng)作信號(hào)與報(bào)警信號(hào)，對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行效能的提升有積極的促進(jìn)意義。

3.2.2 通信規(guī)約

設(shè)備采用的通信規(guī)約由于電壓等級(jí)、設(shè)備型號(hào)及時(shí)期不相同，因此通信規(guī)約也有一定差異性。從調(diào)度系統(tǒng)連接和站內(nèi)不同廠家設(shè)備分析，實(shí)際工程調(diào)試中由于規(guī)約轉(zhuǎn)換問題導(dǎo)致的軟件編程問題有礙于運(yùn)行維護(hù)的有效實(shí)施。這就需要在設(shè)備生產(chǎn)時(shí)盡可能使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)劃，這就能夠解決設(shè)備通信規(guī)約不兼容造成的各種問題。

3.2.3 繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)

變電站內(nèi)安全自動(dòng)裝置、故障濾波器、繼電保護(hù)裝置等與繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)的通信需要對(duì)繼電保護(hù)裝置所有通信規(guī)約相兼容，若是其中任一繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)異常情況時(shí)也能夠通過有效的處理與接收將其就硬接點(diǎn)形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就使得值班員獲得的保護(hù)信息更加易于操作，與此同時(shí)能夠?qū)^電保護(hù)裝置中的動(dòng)作信息及時(shí)傳遞至調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，并由調(diào)度人員針對(duì)事故問題及時(shí)分析與處理，這不僅是對(duì)事故處理時(shí)間的有效控制，且有利于供電可靠性的提升?，F(xiàn)階段以太網(wǎng)接口通信和232、485串行通信是各類型繼電保護(hù)設(shè)備在故障信息管理系統(tǒng)方面普遍采用的形式。

3.2.4 防誤操作

220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中無論是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還是微機(jī)防誤裝置都處于相互獨(dú)立的狀態(tài)，由于責(zé)任分工明確，因此各個(gè)部門的功能發(fā)揮也顯得較為穩(wěn)定，然而獨(dú)立系統(tǒng)在運(yùn)行中也不免存在一些弊端。當(dāng)前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)趨于完善，這就使得系統(tǒng)合并成為可能，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中“五防”功能的融入實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)的同步運(yùn)行，這對(duì)于防誤遙控功能的實(shí)現(xiàn)有重要影響。

3.2.5 監(jiān)控系統(tǒng)安全防范

作為電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的構(gòu)成元素之一，變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行過程中有著重要的控制與監(jiān)視作用，然而由于管理和試驗(yàn)工作不足導(dǎo)致的監(jiān)控系統(tǒng)安全問題也時(shí)有發(fā)生。從監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全出發(fā)，對(duì)變電站監(jiān)控系統(tǒng)安全管理工作的強(qiáng)化必不可少。值得注意的是，設(shè)備連接和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道極易受到計(jì)算機(jī)病毒的攻擊，因此系統(tǒng)防火墻的建立尤為重要，可通過定期檢查保障設(shè)備連接與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道的安全。

4.結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用使得變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性及監(jiān)控的實(shí)時(shí)性得到保障，無論是運(yùn)行管理水平還是防誤操作水平都明顯提高。在模式選擇方面，風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站宜選用分層分布式模式結(jié)構(gòu)，在以太網(wǎng)技術(shù)的配合下提高信息上報(bào)的準(zhǔn)確性與變電站信息監(jiān)控的有效性。除此之外，考慮到變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與開放性特征，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)和各自動(dòng)化設(shè)施之間的相互聯(lián)系，這更加方便了遠(yuǎn)端監(jiān)控的實(shí)施。由此可見，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在風(fēng)電場(chǎng)220kV變電站中的運(yùn)用對(duì)于電網(wǎng)高效、安全運(yùn)行是不可缺少的技術(shù)保證。

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作者簡(jiǎn)介：胡勇，（1983.08-）助理工程師，現(xiàn)在主要從事風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營。