安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：35kV變電站微機綜合自動(dòng)化系統的改造,對于實(shí)現電網(wǎng)調度自動(dòng)化和現場(chǎng)運行管理現代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行水平起到了很大的作用,它將能大大加強電網(wǎng)一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩定運行具有重大的意義。

關(guān)鍵詞：變電站綜合化;改造方案;技術(shù)措施;步驟;功能;效果

       為了提高35kV變電站安全、可靠穩定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶(hù)提供高質(zhì)量電能服務(wù),決定在35kV變電站實(shí)現綜合自動(dòng)化改造,應用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)實(shí)現35kV變電站運行監測、協(xié)調、控制和管理任務(wù),部分取代變電站常規二次系統,減少和代替運行值班人員對變電站運行進(jìn)行監視、控制的操作,使變電站更加安全、穩定、可靠運行。同時(shí)進(jìn)一步探索在變電站綜合自動(dòng)化系統實(shí)現后的效果,逐步發(fā)展和完善35kV變電站綜合自動(dòng)化系統。

       本次改造采取集中組屏方式,主變保護、35kV進(jìn)線(xiàn)保護、10kV饋線(xiàn)保護、10kV電容器的保護裝置集中安裝在保護屏內,計量裝置采用集中組屏和分散安裝相結合?，F有的保護屏及相關(guān)設備暫時(shí)不變,這樣可以保持現有設備正常運行。先將新的直流設備、主變保護屏、線(xiàn)路保護屏、通訊屏安裝在新位置,并調試成功后,將各出線(xiàn)及各主變保護及控制逐步接入新系統中的改造方式。這樣既保證了新舊設備的交接,又可能的減少了停電時(shí)間。

       本次改造中主要的難點(diǎn)在于改造過(guò)程中新舊設備交叉運行。要考慮改造設備和未改造設備的各種電源的銜接。保證舊設備改造時(shí)。未改造設備能可靠運行。改造1OkV柜控制電纜時(shí)?？刂齐娫?、合閘電源、預告電源及10kV電壓等控制電纜帶電,工作時(shí)要戴好絕緣手套和絕緣靴。需要撤下和撤掉的電纜一定要先逐一核實(shí)無(wú)誤后用絕緣膠布包好方可進(jìn)行,防止觸及柜體發(fā)生接地現象。需要兩顆電纜連接時(shí),要連接牢同。每個(gè)間隔改造完畢后,要仔細檢查所涉及新舊控制電纜是否正確,并逐一核實(shí)。

1）根據變電站現場(chǎng)情況,繪制主變保護測控柜電氣設計圖；35kV線(xiàn)路保護測控柜電氣設計圖；6kV線(xiàn)路電容器保護測控柜電氣設計圖；公用測控柜電氣設計圖。設計圖內容主要有：過(guò)電流保護,三相一次重合閘,低周減載,低壓減載。3路電壓、3路電流(測量CT)及P、Q、COS中等電量測量,遙測測量：0.5％,開(kāi)關(guān)量輸人,脈沖量輸人,AC220V供電,本體重瓦斯跳閘,本體重／輕瓦斯信號、變壓器超溫信號等功能。

2）根據設計圖訂制保護柜,要求有：①每個(gè)保護裝置都設有就地出口硬壓板和保護出口軟壓板；②操作方式具備站內微機、調度遠方操作、站內設備的就地操作相互閉鎖功能；③系統具有遠方維護功能。

3）按35kV變電站一次設備分布式配置,保護全部采用微機保護,保護測控裝置集中在主控制室內。各保護單元相對獨立,能獨立完成其保護功能,并通過(guò)通訊接口向監控系統傳送保護信息。

4）計量：保護采用不同的電流互感器,分別是測量CT和保護CT。保護的功能獨立于監控系統的功能；保護裝置全部具有多套定值。

5）對開(kāi)關(guān)的控制由保護完成。傳統的系統對開(kāi)關(guān)的手動(dòng)控制是由控制屏完成的,這樣對開(kāi)關(guān)的控制接線(xiàn)重復,增加了現場(chǎng)的電纜接線(xiàn)。在本系統中對開(kāi)關(guān)的手動(dòng)控制是由各開(kāi)關(guān)所接的保護完成?？刂泼钪苯訌默F場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)送到保護,保護接到命令后,根據預先整定的程序,如：檢無(wú)壓、檢同期等完成對開(kāi)關(guān)的控制。系統中對沒(méi)有安裝保護的開(kāi)關(guān)和刀閘,仍由控制模塊完成。

6）整個(gè)35kV變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現時(shí)問(wèn)需要1個(gè)月左右。完成后空負荷試驗,搖接地,測量,做各種電氣試驗合格后,送電。運行良好。

       改造后的變電站綜合自動(dòng)化系統主要功能有：保護功能；所接開(kāi)關(guān)的跳、合及就地與遠方手動(dòng)控制；交(直)流電量的采集、處理(測量CT)；電度脈沖量的采集、處理；開(kāi)關(guān)量的的采集、處理；開(kāi)關(guān)、刀閘

的控制；事故報警與事故記錄；數據采集；保護及變電站自動(dòng)化信息的采集；數據預處理包括：數據統計、計算和采；控制和調節功能；事件順序記錄和事故追憶；運行報警；畫(huà)面顯示及人機交互操作；報表的制作、顯示和打??；時(shí)鐘校正；網(wǎng)頁(yè)瀏覽器。

        變電站自動(dòng)化系統改造投入使用1年多以來(lái),較好地了用電環(huán)境,取得了良好的效果。

1）安全性、可靠性提高,通過(guò)功能的優(yōu)化設計組合,減少了外部接點(diǎn),降低了故障率。截至目前,該系統已經(jīng)運行8760h,及時(shí)監測報警電氣故障16次,并自動(dòng)采取保護措施。

2）維護方便,裝置采用微機型,全部標準化、模塊化,結構簡(jiǎn)單,具有故障自診斷功能,運行中能及時(shí)發(fā)現問(wèn)題,且系統接線(xiàn)簡(jiǎn)單,便于維護。

3）縮小占地面積,裝置的硬件部分采用大規模集成電路,其結構緊湊、體積小、功能強,所獲數據和信號可共享,減少了元件數量,且6kV裝置直接安裝在開(kāi)關(guān)柜上,節省大量控制電纜和屏柜,減少占地面積,改造后,開(kāi)關(guān)柜數量減少為6個(gè),截至目前,降低材料成本和維護成本共計4.6萬(wàn)多元。

4）實(shí)時(shí)計算和控制水平提高,現場(chǎng)裝置自動(dòng)采集信號量和測量量,完整準確,而且微機裝置和后臺系統可以實(shí)時(shí)計算、分析、處理數據。該系統可自動(dòng)控制,還可由值班員通過(guò)微機進(jìn)行操作控制；具有遠控功能,檢測到的工況和運行數據實(shí)時(shí)送往調度,可遠方控制,從而提高了計算控制水平。

5）微機和數據庫的使用提高了變電站運行管理的自動(dòng)化水平,系統的自動(dòng)化及遠動(dòng)功能為變電站實(shí)現無(wú)人值班提供了可靠的技術(shù)條件。

6.1方案綜述

        Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化監控系統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，并用分層、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯(lián)系界面，實(shí)現管理控制間隔層設備等功能，形成全站監控，并與遠方監控、調度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。

       針對工程具體情況，設計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價(jià)格比*，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，站控層網(wǎng)絡(luò )采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò )采用單網(wǎng)雙機熱備配置。

6.2應用場(chǎng)所：

       適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶(hù)端配、用電系統運行監視和控制管理。

6.3系統結構

6.4系統功能

6.4.1 實(shí)時(shí)監測

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。

6.4.2 報警處理

       監控系統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時(shí)，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫(huà)面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，同時(shí)彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實(shí)時(shí)報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢(xún)并打印的功能。

       事故報警通過(guò)手動(dòng)，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

       次事故報警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報警信號進(jìn)入，即次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。

2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶(hù)序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義作為預告報警和事故報警。

3）開(kāi)關(guān)事故跳閘到次數或開(kāi)關(guān)拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶(hù)檢修。

4）報警方式。

       報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫(huà)面閃爍、聲光報警器、語(yǔ)音、短信、電話(huà)等但不限于以上幾種方式，用戶(hù)根據自己的需要添加或修改報警信息。

6.4.3 調節與控制

       操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行控制操作。監控系統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實(shí)施監護，避免誤操作。

        操作控制分為四級：

       第控制，設備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開(kāi)關(guān)放在就地位置時(shí)，將閉鎖所有其他控制功能，只進(jìn)行現場(chǎng)操作。

       級控制，間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。

       第三級控制，站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

       第四級控制，遠方控制，優(yōu)先級。

       原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令及線(xiàn)路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證只有在上一次操作步驟完成后，才進(jìn)行下一步操作。同一時(shí)間只允許一種控制方式。

       納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開(kāi)關(guān)及帶電動(dòng)機構的接地開(kāi)關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。

3）定時(shí)控制。操作員對需要控制的電氣設備進(jìn)行定時(shí)控制操作，設定啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，完成定時(shí)控制。

4）監控系統的控制輸出?？刂戚敵龅慕狱c(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為220V、5A。

6.4.4 用戶(hù)權限管理

        系統設置了用戶(hù)權限管理功能，通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作系統可以定義不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(gè)權限組里添加用戶(hù)名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

 

        35kV變電站微機綜合自動(dòng)化系統的應用是供電系統一次有意義的技術(shù)提升嘗試,目前該系統運行穩定可靠,在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,變電站綜合自動(dòng)化系統在公司供電中,以其系統化、標準化和面向未來(lái)的概念正逐步取代繁瑣而復雜的傳統控制保護系統。綜合自動(dòng)化系統在35kV變電站的應用推廣,必將對提高變電站安全、穩定、可靠運行以及降低運行維護成本等起到深遠的影響。

[1] 洪耀斌.35kV變電站綜合自動(dòng)化系統應用.

[2] 劉健,倪建立,鄧永輝.配電自動(dòng)化系統[M].中國水利電力出版社,1999.

[3] 黃益莊.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2000.

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

        韓歡慶，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究變電站綜合自動(dòng)化系統、電力監控系統解決方案