變電站綜合自動化改造問題與解決方案

張 一

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

近些年，我國各大變電站先后推出了“無人值班，少人值守”的發(fā)展模式[1]。經(jīng)過不斷摸索與實(shí)踐，現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化建設(shè)已經(jīng)成為提升電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全系數(shù)的重要手段。這種變電站運(yùn)維模式的成本較低，也是保障電能質(zhì)量的核心技術(shù)手段，因此目前我國絕大多數(shù)新建的變電站一般都以智能設(shè)備配置為主，同時(shí)采用在技術(shù)上相對成熟的自動化技術(shù)來完成建設(shè)。針對部分運(yùn)行周期高達(dá)10年以上的普通變電站，需要根據(jù)國家電網(wǎng)生產(chǎn)技術(shù)改造以及設(shè)備大修原則完成綜合自動化改造的建設(shè)工作。本文將以我國某省份的500 kV樞紐變電站作為案例，研究該變電站在實(shí)施綜合自動化改造過程中存在的問題，并以問題作為切入點(diǎn)，解析對應(yīng)的解決措施。

1 變電站綜合自動化改造設(shè)計(jì)范圍與具體規(guī)模的控制措施

現(xiàn)階段，在變電站綜合自動化改造中關(guān)于設(shè)計(jì)范圍與建設(shè)規(guī)模的控制措施，主要體現(xiàn)在：直接更換實(shí)際運(yùn)行年限已超過規(guī)范要求的老設(shè)備；升級擴(kuò)展前期已完成改造工作但仍無法滿足需求的相關(guān)設(shè)備；對無法滿足反事故措施條件的相關(guān)項(xiàng)目展開改造工作，并拆除已經(jīng)無法繼續(xù)滿足運(yùn)行要求的設(shè)備等。

2 分析存在的問題與改造建議

2.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的配置

文章案例500 kV變電站中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為國產(chǎn)NS2000系統(tǒng)，間隔層測控設(shè)備的型號為國產(chǎn)NsD500，而遠(yuǎn)動工作站與保護(hù)管理器則以國產(chǎn)NSC200型為主。通過研究，當(dāng)前該系統(tǒng)存在4個(gè)方面的問題[2]。第一，站內(nèi)的監(jiān)控操作員站與主機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度十分緩慢，常常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，對站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性帶來不良影響。第二，間隔層測控設(shè)備一直不間斷地存在CPU與電源、遙測遙信等方面的插件故障情況，與我國對微機(jī)保護(hù)裝置開關(guān)電源模塊需要在運(yùn)行滿6年后進(jìn)行更換所提出的要求存在沖突。第三，由于遠(yuǎn)動工作站與保護(hù)管理器缺乏備用性接口裝置，制約高版本裝置的實(shí)際兼容性，無法達(dá)到國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)第103規(guī)約的傳達(dá)要求。第四，當(dāng)變電站遠(yuǎn)動工作站僅僅只維持其中l(wèi)臺為系統(tǒng)主機(jī)的背景下，省級電網(wǎng)調(diào)控中心才可以直接實(shí)現(xiàn)遙控操作，但無法實(shí)施主、備機(jī)的切換工作，再加上多次發(fā)生至省調(diào)的104規(guī)約通信中斷問題，對變電站整體的安全性及穩(wěn)定性運(yùn)行造成了一定影響。根據(jù)目前所存在的一系列問題，建議改造該變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，即更換為一體化監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 元件的保護(hù)措施

該站的220 kV I母與Ⅱ母的母聯(lián)斷路器缺乏母聯(lián)保護(hù)裝置，與設(shè)備大修原則存在沖突。針對這種情況，需要進(jìn)行母聯(lián)保護(hù)裝置的安裝工作。該站的用電保護(hù)與備自投系統(tǒng)是普通的電磁式繼電器接線狀態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)行年限較為漫長，且從未落實(shí)過改造方案。經(jīng)研究，將該保護(hù)裝置改造為新型的微機(jī)型保護(hù)裝置。

2.3 UPS電源與直流系統(tǒng)的改造方案

目前，該變電站設(shè)置了4套220 V的直流系統(tǒng)。經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，系統(tǒng)由于蓄電池組的容量存在不足，充電屏中的高頻模塊常常出現(xiàn)故障情況。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中2套直流系統(tǒng)中的蓄電池組、聯(lián)絡(luò)柜與充電柜在近段時(shí)間完成了改造升級工作。同時(shí)，因?yàn)橹绷黟侂娖僚c分電屏涉及漫長的運(yùn)行時(shí)間，按照設(shè)備大修原則“原則”中的明確要求，當(dāng)變電站直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置缺乏對交流竄直流故障進(jìn)行測記與報(bào)警等功能時(shí)，可對具有直流原理的直流電源系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測裝置提出升級、改造要求。針對該系統(tǒng)的問題，目前建議將4套直流系統(tǒng)的直流分電柜與主饋線柜進(jìn)行更換，同時(shí)安裝功能更加健全的絕緣監(jiān)測裝置。由于該變電站的UPS電源容量只有6 kVA，與國網(wǎng)的規(guī)定存在沖突，且還是主從模式，需要安裝專用的UPS裝置，且UPS裝置的交流供電電源需要使用通過不同電源點(diǎn)的雙路電源進(jìn)行供電。UPS電源容量還需要在滿載后繼續(xù)保留40%左右的供電容量。UPS交流失電后，供電時(shí)間必須超過2 h。此外，UPS必須以雙主機(jī)配置為主，如達(dá)不到該條件，則需要進(jìn)行改造處理。針對該問題，目前可將UPS更換成雙主模式，容量需要增加10 kVA的幅度。

2.4 二次輔助設(shè)備的改造方案

該變電站的時(shí)鐘同步系統(tǒng)在2017年完成了所有改造項(xiàng)目，其中主時(shí)鐘系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對GPS與北斗時(shí)鐘信號的同時(shí)接收工作。另外，屏柜安裝在主控樓繼電器室內(nèi)，其他相關(guān)繼電器室則設(shè)立在時(shí)鐘同步擴(kuò)展柜中。研究分析發(fā)現(xiàn)，前期的B碼由于和時(shí)接點(diǎn)容量存在不足，導(dǎo)致接入改造后其他新增設(shè)備的對時(shí)信號受到不同程度的影響。針對這種問題，可通過在所有繼電器室中增加安裝同步時(shí)鐘擴(kuò)展裝置。

3 項(xiàng)目可選技術(shù)措施的比較研究

為了能夠達(dá)到調(diào)控一體化運(yùn)維技術(shù)提出的要求，對二次設(shè)備進(jìn)行改造的可行設(shè)計(jì)方案主要有兩種：一是根據(jù)常規(guī)變電站對二次設(shè)備進(jìn)行改造處理；二是根據(jù)智能站的要求對全站進(jìn)行改造處理，同時(shí)在第一個(gè)設(shè)計(jì)方案的原則上加入合并單元、智能終端等相關(guān)裝置?，F(xiàn)階段，不考慮將全站根據(jù)智能站進(jìn)行改造處理。究其原因，在于[3]：（1）在目前的發(fā)展階段，變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的改造方案能夠完成符合國家電網(wǎng)所規(guī)定的調(diào)控一體化無人值班條件；（2）由于該變電站的規(guī)模相對較大，如根據(jù)智能站進(jìn)行后續(xù)改造作業(yè)，220 kV與500 kV需要增加更多合并單元和智能終端裝置，還需要根據(jù)要求增加改造站用交直流系統(tǒng)、智能柜、間隔層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等大型裝置，最后還要對CT、P11D等回路實(shí)施改造處理，改造方案的造價(jià)成本過高；（3）該變電站屬于省級電網(wǎng)樞紐中心站，如采用智能站改造方案將在經(jīng)濟(jì)方面遭受巨大損失，因?yàn)樾枰娱L大型設(shè)備的停運(yùn)時(shí)間。

4 對改造施工設(shè)計(jì)變更的控制措施

一般情況下，對變電站進(jìn)行綜合自動化改造施工的過程中，無法避免發(fā)生由于初步設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場改造策略存在沖突的問題。這種情況需要開展設(shè)計(jì)變更工作，并重新規(guī)劃現(xiàn)場施工改造方案的合理性?，F(xiàn)階段，變電站改造方案出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更的情況也有可能是由于改造方案進(jìn)行了后續(xù)優(yōu)化與改善，或者是因?yàn)槭┕がF(xiàn)場外部條件的變化所致。在經(jīng)濟(jì)效益方面，改造方案的進(jìn)一步優(yōu)化與改善，為工程造價(jià)的控制奠定了有利條件，也能夠進(jìn)一步提升設(shè)備安全性、穩(wěn)定性及投產(chǎn)質(zhì)量。針對施工現(xiàn)場發(fā)生外部條件變化的問題，如果是由于國家出臺新規(guī)或者新措施，則需要重新進(jìn)行調(diào)整或?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行變更處理[4]。該方面需要施工機(jī)構(gòu)與設(shè)計(jì)單位加強(qiáng)溝通，盡量在相關(guān)項(xiàng)目未進(jìn)行施工前將設(shè)計(jì)變更工作落實(shí)到位，避免由于需要重新返工而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié) 論

通過引入某變電站綜合自動化改造項(xiàng)目的案例，簡單闡述現(xiàn)階段國家電網(wǎng)的生產(chǎn)技術(shù)改造與設(shè)備大修原則等，深入解析了該變電站在實(shí)施綜合自動化改造項(xiàng)目過程中存在的問題，并以此作為切入點(diǎn)，提出了相關(guān)建議。