安哥拉Benguela Sul 220 kV變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計

韋世達

（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概述

安哥拉Benguela Sul 220 kV 變電站包括220、60、30 kV 3 個電壓等級，220 kV 母線采用雙母線接線，設(shè)置3 回220 kV 出線及2 臺220 kV/60 kV 變壓器；60 kV 母線采用雙母線接線，設(shè)6 回60 kV 出線及1 臺60 kV/30 kV 變壓器；30 kV 母線采用單母線接線，設(shè)5回30 kV出線及2臺30 kV/0.4 kV變壓器；站用電0.4 kV母線采用單母線接線方式。

2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本站按照“無人值班”（少人值守）的原則進行設(shè)計，計算機監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層組成，采用全開放分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。站控層包括全站性的監(jiān)控主機、遠動通信設(shè)備、GPS 對時裝置、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、智能通信接口設(shè)備等，是整個變電站的一、二次設(shè)備管理、控制、監(jiān)視、測量的中心，各主機之間和監(jiān)控主機與間隔層之間通過計算機局域網(wǎng)或現(xiàn)場總線實現(xiàn)信息交換。間隔層按照不同的電壓等級和斷路器間隔劃分，主要設(shè)備包括保護裝置、測控單元、直流及電量采集系統(tǒng)等，保護裝置負責(zé)本間隔的線路或母線或變壓器的保護、故障記錄等，測控裝置負責(zé)本間隔的測量、監(jiān)視控制及事件順序記錄等。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用雙環(huán)形光纖以太網(wǎng)計算機局域網(wǎng)連接方式，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率10 M/100 M。為滿足變電站遠期工程要求，站控層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)配置。間隔層的測控保護單元、直流系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)等通過100 Mbps 光纖交換式快速以太網(wǎng)或RS485總線與站控層設(shè)備通信。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）采集和處理實時數(shù)據(jù)，包括斷路器狀態(tài)、隔刀狀態(tài)、變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號等開關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)及電流、電壓、功率值、頻率、相位、變壓器油溫、變電站室溫等模擬量數(shù)據(jù)。在線監(jiān)視變電站電網(wǎng)運行參數(shù)、設(shè)備運行狀態(tài)，對系統(tǒng)設(shè)備進行自診斷與自恢復(fù)、遠方維護和遠方診斷，并把診斷信息送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心。

（2）完成控制操作、保護和同步檢測，發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常變化或裝置內(nèi)部故障時，立即自動報警并閉鎖相應(yīng)的出口，將事故限制在最小范圍內(nèi)。運行管理人員可通過后臺屏幕對斷路器、隔刀、變壓器分接頭等進行遠方操作，實現(xiàn)同期檢測和合閘。

（3）電網(wǎng)出現(xiàn)事故時，快速采樣、判斷、決策，迅速隔離和消除事故，形成事件順序記錄和事故追憶，包含保護動作序列記錄、開關(guān)跳合記錄等。實現(xiàn)在線計算、存儲、統(tǒng)計、分析和遠傳變電站運行參數(shù)，保證供電質(zhì)量。

（4）測控裝置具有開關(guān)量、模擬量輸入/輸出、就地手動控制及站控層控制功能，具有同期檢測、實現(xiàn)監(jiān)測兩段母線電壓及PT 自動并列功能。具有雙光纖以太網(wǎng)、RS232/RS422/RS485 等通信口與站控層系統(tǒng)通信，并能將所采集的信號在站控層顯示，同時可進行遠方控制。

2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)備

計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備按變電站遠期工程規(guī)模配置，間隔層設(shè)備按近期工程規(guī)模配置，并考慮方便擴充。

（1）站控層設(shè)備。①主機兼操作員工作站2套，工程師站1 套。采用服務(wù)器級配置的工業(yè)控制計算機，主機工作站主要硬件配置:CPU 主頻≥Intel Xeon 1.8 GHz（四核），內(nèi)存4GB，SAS硬盤2×300GB，23英寸液晶顯示器；②網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。采用工業(yè)級產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)交換機及串口通信機；③GPS 對時裝置。配置1套GPS對時時鐘系統(tǒng)，準確度優(yōu)于0.2微秒。

（2）間隔層設(shè)備。包括220 kV 線路保護測控裝置（REL670+REC670）1 套，220 kV 主變壓器保護測控裝置（RET670+REC670）1 套，220 kV 母線保護裝置（REB670）1套，220 kV母線及PT測控裝置1套（REC670），60 kV 變壓器保護測控裝置（RET670+REC670）1 套，60 kV 母聯(lián)斷路器保護測控裝置（REC670）1套，60 kV線路保護測控裝置（RED670+REC670）1 套，60 kV 母 線 及PT 保 護 測 控 裝 置（REB670）1套，公用測控裝置（REC670）1套。

（3）電能計量裝置。配置8只0.2 s級電子式多功能電能表采集1 回220 kV 線路（使用主、副表方式，共2 只）、3 回60 kV 線路、1 臺220 kV 變壓器、1臺60 kV 變壓器、1 回母聯(lián)的雙向有功電度、雙向無功電度。

2.4 系統(tǒng)軟件

變電站監(jiān)控軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件和工具軟件。

（1）系統(tǒng)軟件:采用成熟的、開放的多任務(wù)操作系統(tǒng)及符合工業(yè)標準的實時操作系統(tǒng)。

（2）支撐軟件:包括數(shù)據(jù)庫軟件、系統(tǒng)組態(tài)軟件、人機聯(lián)系軟件、通信軟件。

（3）應(yīng)用軟件:滿足模塊化結(jié)構(gòu)，具有出錯檢測能力，當(dāng)某個應(yīng)用軟件出錯時，不影響其它軟件的正常運行，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)上互相獨立。

（4）工具軟件:包括圖形開發(fā)工具軟件、數(shù)據(jù)庫開發(fā)調(diào)試工具軟件、報表生成轉(zhuǎn)換工具軟件、控制閉鎖和操作指導(dǎo)支持軟件、防病毒軟件、遠方診斷工具軟件等。

3 繼電保護

（1）220 kV 線路保護。配置2 面線路保護柜，組成雙重化主保護和雙重化后備保護。主保護配置1套光纖分相電流差動保護和1套光纖分相距離保護，后備保護配置三段相間距離和接地距離保護、兩段的零序方向電流保護。設(shè)置雙母線電壓切換裝置、自動重合閘裝置、三相不一致保護及斷路器失靈保護起動回路裝置、雙跳閘線圈斷路器分相操作箱。主保護信號能通過專用光纖通信通道傳輸，也可通過電力載波通信通道進行傳輸。

（2）220 kV母線保護及失靈保護。配置2套完整、獨立的帶比率制動特性的電流差動型母線保護，具有母差保護、母聯(lián)死區(qū)保護、母聯(lián)過流保護、斷路器失靈保護、母線充電保護、母聯(lián)非全相保護等功能。

（3）220 kV 變壓器保護。配置3 面主變保護柜，兩套主、后備保護均采用微機型保護，組成雙重化主保護和雙重化后備保護，每套均配置變壓器差動保護、高、低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護和過負荷保護；配置瓦斯保護、壓力釋放閥保護、溫度保護、冷卻系統(tǒng)保護等非電量保護。兩套主保護分別設(shè)置在兩個獨立的保護裝置箱內(nèi)，保護裝置箱設(shè)置CT 斷線的告警信號；設(shè)置反應(yīng)單相和三相PT 的檢測功能，PT 斷線時，自動取消相關(guān)保護的方向及電壓閉鎖，發(fā)告警信號。

（4）60 kV 線路保護。配置1 套三段式相間距離和三段式接地距離保護，作為相間和相間接地故障的主保護和后備保護；1 套四段式零序方向電流保護，作為單相接地故障的主保護和后備保護，采用遠后備方式；三相一次重合閘。

（5）60 kV母線保護。配置1套完整、獨立的帶比率制動特性的電流差動型母線保護，具有母差保護、母聯(lián)死區(qū)保護、母聯(lián)過流保護、母線充電保護、母聯(lián)非全相保護等功能。

（6）60 kV 母聯(lián)分斷斷路器保護。配置有充電保護，采用瞬時過流、延時過流和零序電流保護。

（7）60 kV變壓器保護。配置變壓器差動保護、高、低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護和過負荷保護；配置瓦斯保護、壓力釋放閥保護、溫度保護、冷卻系統(tǒng)保護等非電量保護。保護裝置箱設(shè)置CT斷線的告警信號；設(shè)置反應(yīng)三相PT的檢測功能，PT斷線時，自動取消相關(guān)保護的方向及電壓閉鎖，發(fā)告警信號。

4 遠動

變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)與安哥拉國家電網(wǎng)調(diào)度SCADA 系統(tǒng)通信采用IEC60 870-5-104 通信規(guī)約，電網(wǎng)調(diào)度SCADA 系統(tǒng)作為主站，變電站監(jiān)控系統(tǒng)作為從站，通過遠動裝置向調(diào)度中心發(fā)送遠動信息和接收調(diào)度指令。配置2套互為備用的遠動通信裝置（RTU560），每套通信裝置與一個環(huán)網(wǎng)連接。

5 通信

本站采用光纖通信+載波通信方式，Benguela Sul 220 kV變電站～Biopio開關(guān)站線路設(shè)有光纖路由和光傳輸設(shè)備，并設(shè)置數(shù)字電力線載波通信路由及設(shè)備，在與主網(wǎng)連接的220 kV線路上架設(shè)1回容量為16芯的架空線路光纖復(fù)合地線（OPGW），組成光纖傳輸網(wǎng)，向調(diào)度部門傳輸調(diào)度電話、遠動、繼電保護、電能計費等信息。

6 直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)是變電站中一個獨立的電源系統(tǒng)，是保證變電站安全穩(wěn)定運行的重要設(shè)備，在正常運行和事故情況下，它為變電站提供可靠的操作、控制、保護、事故照明等電源。本站設(shè)置1 套直流電源系統(tǒng)，額定電壓為DC110V，直流系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，配置2套充電裝置，1套微機型集中監(jiān)控器及絕緣監(jiān)察裝置，2組閥控式密封鉛酸蓄電池組，單組容量為400 Ah，合閘母線、控制母線合并設(shè)置。直流系統(tǒng)除了為變電站內(nèi)開關(guān)設(shè)備、繼電保護及安全自動裝置提供電源外，還提供DC-48V 通信用電源及綜合自動化系統(tǒng)用的逆變AC220V電源。

7 結(jié)語

作為國外工程項目，Benguela Sul 220 kV 變電站綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計方案在國內(nèi)變電站設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，部分融合了國外的送變電工程的設(shè)計理念，很好地滿足了業(yè)主的要求，為變電站的長期安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行提供了現(xiàn)代化手段和有力保證。