變電站綜合自動化改造及安全管控分析

張 強

（國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 211000）

0 引 言

變電站綜合自動化改造以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為依托，通過將二次設(shè)備的多種功能進行整合達到共享信息的目的，進而實現(xiàn)自動監(jiān)控、測量、控制與協(xié)調(diào)的綜合一體化。作為一個綜合性的變電站自動化系統(tǒng)，其由多種現(xiàn)代設(shè)備組成，操作簡單。該一體化自動化控制系統(tǒng)具有監(jiān)測微機化、結(jié)構(gòu)分層化、通信光纜化以及運行管理智能化等特點，可以實現(xiàn)無人值守，自動執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測任務(wù)，保證了變電站運行的安全性、可靠性以及經(jīng)濟性[1]。

1 變電站綜合自動化改造原理分析

2006年，某500 kV變電站開始啟用，現(xiàn)階段共有3臺500 kV變電站主接線為3/2斷路器。220 kV主接線采用雙段母線，8個出線、2個分段、2個母聯(lián)間隔以及2個主變變中間隔。35 kV部分按照1個變壓器單元接線，與無功補償設(shè)備相連，不需要局部負荷。各主要變電所均配有1根35 kV母線，沒有設(shè)置分段斷路器。二次裝置采用了分散布設(shè)的形式，主要分布在主控制室、1個主控樓、3個500 kV繼電器室、1個220 kV繼電器室以及1個35 kV主變電室。保護裝置、監(jiān)控后端、測控裝置為當(dāng)?shù)啬忱^電保護有限公司的主要產(chǎn)品，同時采用分布式故障定位設(shè)備和故障記錄設(shè)備。

按照國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技術(shù)部門批復(fù)的500 kV變電站綜合自動化改造項目，結(jié)合相關(guān)規(guī)范進行相應(yīng)的改造。改造堅持精確、規(guī)范、合理的原則，從多個方面探討改造方案的適應(yīng)性與可實施性。此外，實時采集全站智能防護信息與故障信息，優(yōu)化全站的運行維護方案，規(guī)范化保護信息的傳輸，促進安全、高品質(zhì)生產(chǎn)[2]。

變電站的綜合自動化改造主要是對保護屏、測控屏、直流系統(tǒng)、交流配電屏、同步相位測量系統(tǒng)、視頻環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、二次配電屏以及通信室內(nèi)的其他屏蔽柜進行改造，并更換現(xiàn)場部分接線箱、開關(guān)變換箱的部件和接線，在現(xiàn)場電纜溝中增設(shè)二次接地銅條[3]。引用雙以太網(wǎng)、主機/操作員工作站、智能遙控設(shè)備雙重配置的變電站微機監(jiān)測系統(tǒng)，并對500 kV線路保護、500 kV斷路器保護、500 kV母差保護屏進行改造。現(xiàn)場所有的故障錄像機都被1臺智能記錄儀代替，同時加入1套新的影像與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

2 改造過程

2.1 改造前期的準(zhǔn)備工作

在實施工程前，必須對現(xiàn)場的環(huán)境進行全面的調(diào)查，掌握現(xiàn)場的各種情況，采取相應(yīng)的安全措施。認(rèn)真審核施工圖紙和現(xiàn)場的實際情況，保證與現(xiàn)場的設(shè)施相符。根據(jù)現(xiàn)場的實際狀況，制訂停機方案，并進行審批。在現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上制定工程方案，并對整個工程進行全面的審批。按照停工進度和施工進度，負責(zé)設(shè)備、物料的準(zhǔn)備，并按要求實施進場和開工。

2.2 第一期改造

第一期改造的重點是建筑工程和電力工程。建筑工程施工方面，主要有端子箱的開挖和制作、端子箱的安裝、動力箱的更換以及新直流系統(tǒng)供電屏蔽室的改造。電力工程方面，包括安裝備用面板，調(diào)試新的智能遠程通道；安裝新的監(jiān)控后端系統(tǒng)，建立后端數(shù)據(jù)庫；安裝新的直流系統(tǒng)充電板饋線面板，并在電池和充電板之間敷設(shè)電纜等。

2.3 第二期改造

第二期改造的重點是500 kV線路間隔保護，主要包括以下3個方面。一是對相應(yīng)間隔進行二次回路檢查，排除安全隱患；二是更換線路保護屏、測控屏，對二次電纜、網(wǎng)絡(luò)電纜進行敷設(shè)和接線；三是更換開關(guān)保護屏、斷路器接線箱，對保護設(shè)備進行調(diào)試、驗收，并對保護電路進行傳送和驗收。

2.4 第三期改造

在該電站中，由于#3號主變保護在2017年投產(chǎn)，目前還沒有達到使用年限，因此本次檢修暫未涉及。第三期的改造重點是替換#1、#2主變電所的保護屏、測控屏、故障記錄儀，并對新的主變電所進行二次電纜的鋪設(shè)和接線。檢查主要變電所的二次回路、更新主要變電所的保護屏、測量與控制屏以及故障記錄屏，鋪設(shè)二次控制電纜、網(wǎng)絡(luò)電纜及輔助電纜，調(diào)試、驗收主變電站主保護屏、主保護二次回路，核實變電站數(shù)據(jù)庫的修改。

2.5 第四期改造

第四期主要對500 kV母差及母線接口屏進行改造，包括500 kV 1M母差保護I屏、500 kV 1 M母差保護II屏、500 kV 2M母差保護I屏、500 kV 2M母差保護II屏以及500 kV 2M母差保護II屏。由于500 kV母差保護改造工程涉及的線路較多，因此特別制訂了1套500 kV母差斷開方案，并在專業(yè)工作人員的指導(dǎo)下嚴(yán)格執(zhí)行。

2.6 第五期改造

第五期主要對220 kV線路間保護和220 kV母差進行改造。重新安裝220 kV的線路保護及測量控制板，接入新的系統(tǒng)，更換線路開關(guān)柜的接線箱，并對二次電纜進行鋪設(shè)和布線。安裝不同的母線差動保護屏，并將舊的配電板連接到新一代集成自動化系統(tǒng)中。220 kV母線改造工程中涉及各個線路的切換回路、跳閘回路、故障回路等，改造工作十分繁雜。

2.7 第六期改造

第六期改造的重點是35 kV區(qū)的保護和改建。在35 kV繼電器室內(nèi)配備新的保護裝置，并進行電纜敷設(shè)和接線。安裝、調(diào)試35 kV中繼室配電盤及定時延長板，以便為35 kV區(qū)的電力供應(yīng)提供保障。對35 kV電容保護與控制面板、開關(guān)柜接線箱、一體化自助系統(tǒng)進行改造，并將原有的保護面板拆除。

3 改造安全風(fēng)險及對策分析

3.1 安全風(fēng)險分析

變電站的綜合自動化改造是一個復(fù)雜的工程，涉及到諸多的安全因素[4]。首先，改造計劃不合理。在工程建設(shè)中，由于缺少相關(guān)聯(lián)系，工程后期的建設(shè)部署往往處于被動狀態(tài)，從而增大了工程項目的安全管理難度。具體而言，該方案未對諸如電纜之類的臨時性情況給予足夠的重視，從而使方案脫離實際。其次，設(shè)計圖紙的問題。如果圖紙設(shè)計不理想或沒有正確的說明，這些都會危及到改建的安全性。再次，對防護屏進行改裝有一定的危險性。變電站的綜合自動化改造中存在著臨時跳閘等問題，這些都會給變電站整體自動化改造帶來一定的安全隱患。最后，停電導(dǎo)致的安全隱患。變電站的綜合自動化改造涉及到較多二次線的斷線，單靠操作人員的經(jīng)驗很難應(yīng)付大規(guī)模二次斷線所造成的危害。

3.2 安全管控方案

在變電站自動化改造過程中，存在著諸多影響因素，需要通過各種手段來優(yōu)化變電站自動化改造過程中的安全管制工作。

通過前期的準(zhǔn)備夯實綜合自動化改造的施工基礎(chǔ)，著重于設(shè)計圖紙的深層次管理。在審查施工圖紙時，應(yīng)對比分析新老設(shè)備的不同之處，并針對實際情況進行改善，使其更精確地反映設(shè)備的布線位置。此外，結(jié)合工程的具體情況對工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、風(fēng)險進行細致分析，對比較復(fù)雜的工程項目要制定專門的設(shè)計方案[5]。為了避免直流輸電線路發(fā)生直流故障，應(yīng)參照直流輸電線路預(yù)防事故的技術(shù)規(guī)程開展工作。新設(shè)備接入時要提前進行試運行，并按新的接入方案進行絕緣測試。針對電網(wǎng)跳閘回路等關(guān)鍵線路，要針對現(xiàn)場主要設(shè)備的工作狀況采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免誤動。

更換監(jiān)控系統(tǒng)時，要考慮新老系統(tǒng)轉(zhuǎn)換對變電站的影響，并提出相應(yīng)的防范措施。為了避免新老數(shù)據(jù)不相容而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，需要對后臺數(shù)據(jù)庫進行備份和升級。此外，對保護回路傳動進行改造。每隔一段時間內(nèi)，其他斷路器的“遠端/原位”開關(guān)都要處于“原位”狀態(tài)，而隔離刀閘的“遠端/原位”開關(guān)則處于“關(guān)閉”狀態(tài)，以保證不會因監(jiān)控背景數(shù)據(jù)庫的錯誤配置或二次連接錯誤引起裝置啟動。改造前的變電站監(jiān)控系統(tǒng)線路如圖1所示，改造后的變電站監(jiān)控系統(tǒng)線路如圖2所示。

圖1 改造前的變電站監(jiān)控系統(tǒng)線路

圖2 改造后的變電站監(jiān)控系統(tǒng)線路

4 結(jié) 論

綜上所述，要做好變電所的自動化改造，需要嚴(yán)格審查設(shè)計圖紙、改造施工計劃等環(huán)節(jié)，并對其進行有效的風(fēng)險辨識與控制。在工程施工中，需要對變電所的綜合自動化改造過程進行動態(tài)分析，并及時解決存在的問題。在驗收階段需要細致測試和分析，以保證二次線路的正確性，最終達到安全、可靠的目的。