淺析35kV變電站綜合自動(dòng)化的改造方案

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：35kV變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造,對(duì)于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)代化,提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平起到了很大的作用,它將能大大加強(qiáng)電網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的效能和可靠性，對(duì)保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(wěn)定運(yùn)行水平,降低運(yùn)行維護(hù)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù),決定在35kV變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化改造,應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)35kV變電站運(yùn)行監(jiān)測(cè)、協(xié)調(diào)、控制和管理任務(wù),部分取代變電站常規(guī)二次系統(tǒng),減少和代替運(yùn)行值班人員對(duì)變電站運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視、控制的操作,使變電站更加安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。同時(shí)進(jìn)一步探索在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的效果,逐步發(fā)展和完善35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

本次改造采取集中組屏方式,主變保護(hù)、35kV進(jìn)線保護(hù)、10kV饋線保護(hù)、10kV電容器的保護(hù)裝置集中安裝在保護(hù)屏內(nèi),計(jì)量裝置采用集中組屏和分散安裝相結(jié)合。現(xiàn)有的保護(hù)屏及相關(guān)設(shè)備暫時(shí)不變,這樣可以保持現(xiàn)有設(shè)備正常運(yùn)行。先將新的直流設(shè)備、主變保護(hù)屏、線路保護(hù)屏、通訊屏安裝在新位置,并調(diào)試成功后,將各出線及各主變保護(hù)及控制逐步接入新系統(tǒng)中的改造方式。這樣既保證了新舊設(shè)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(shè)備交叉運(yùn)行。要考慮改造設(shè)備和未改造設(shè)備的各種電源的銜接。保證舊設(shè)備改造時(shí)。未改造設(shè)備能可靠運(yùn)行。改造1OkV柜控制電纜時(shí)。控制電源、合閘電源、預(yù)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(xiàn)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(xì)檢查所涉及新舊控制電纜是否正確,并逐一核實(shí)。

1）根據(jù)變電站現(xiàn)場(chǎng)情況,繪制主變保護(hù)測(cè)控柜電氣設(shè)計(jì)圖；35kV線路保護(hù)測(cè)控柜電氣設(shè)計(jì)圖；6kV線路電容器保護(hù)測(cè)控柜電氣設(shè)計(jì)圖；公用測(cè)控柜電氣設(shè)計(jì)圖。設(shè)計(jì)圖內(nèi)容主要有：過(guò)電流保護(hù),三相一次重合閘,低周減載,低壓減載。3路電壓、3路電流(測(cè)量CT)及P、Q、COS中等電量測(cè)量,遙測(cè)測(cè)量差別：0.5％,開關(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(hào)、變壓器超溫信號(hào)等功能。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖訂制保護(hù)柜,要求有：①每個(gè)保護(hù)裝置都設(shè)有就地出口硬壓板和保護(hù)出口軟壓板；②操作方式具備站內(nèi)微機(jī)、調(diào)度遠(yuǎn)方操作、站內(nèi)設(shè)備的就地操作相互閉鎖功能；③系統(tǒng)具有遠(yuǎn)方維護(hù)功能。

3）按35kV變電站一次設(shè)備分布式配置,保護(hù)全部采用微機(jī)保護(hù),保護(hù)測(cè)控裝置集中在主控制室內(nèi)。各保護(hù)單元相對(duì)獨(dú)立,能獨(dú)立完成其保護(hù)功能,并通過(guò)通訊接口向監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)信息。

4）計(jì)量：保護(hù)采用不同的電流互感器,分別是測(cè)量CT和保護(hù)CT。保護(hù)的功能獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的功能；保護(hù)裝置全部具有多套定值。

5）對(duì)開關(guān)的控制由保護(hù)完成。傳統(tǒng)的系統(tǒng)對(duì)開關(guān)的手動(dòng)控制是由控制屏完成的,這樣對(duì)開關(guān)的控制接線重復(fù),增加了現(xiàn)場(chǎng)的電纜接線。在本系統(tǒng)中對(duì)開關(guān)的手動(dòng)控制是由各開關(guān)所接的保護(hù)完成。控制命令直接從現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送到保護(hù),保護(hù)接到命令后,根據(jù)預(yù)先整定的程序,如：檢無(wú)壓、檢同期等完成對(duì)開關(guān)的控制。系統(tǒng)中對(duì)沒(méi)有安裝保護(hù)的開關(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(xiàn)時(shí)問(wèn)需要1個(gè)月左右。完成后空負(fù)荷試驗(yàn),搖接地,測(cè)量,做各種電氣試驗(yàn)合格后,送電。運(yùn)行良好。

改造后的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能有：保護(hù)功能；所接開關(guān)的跳、合及就地與遠(yuǎn)方手動(dòng)控制；交(直)流電量的采集、處理(測(cè)量CT)；電度脈沖量的采集、處理；開關(guān)量的的采集、處理；開關(guān)、刀閘

的控制；事故報(bào)警與事故記錄；數(shù)據(jù)采集；保護(hù)及變電站自動(dòng)化信息的采集；數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和采；控制和調(diào)節(jié)功能；事件順序記錄和事故追憶；運(yùn)行報(bào)警；畫面顯示及人機(jī)交互操作；報(bào)表的制作、顯示和打印；時(shí)鐘校正；網(wǎng)頁(yè)瀏覽器。

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)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(shè)計(jì)組合,減少了外部接點(diǎn),降低了故障率。截至目前,該系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)問(wèn)題運(yùn)行8760h,及時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警電氣故障16次,并自動(dòng)采取保護(hù)措施。

2）維護(hù)方便,裝置采用微機(jī)型,全部標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有故障自診斷功能,運(yùn)行中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,且系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單,便于維護(hù)。

3）縮小占地面積,裝置的硬件部分采用大規(guī)模集成電路,其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功能強(qiáng),所獲數(shù)據(jù)和信號(hào)可共享,減少了元件數(shù)量,且6kV裝置直接安裝在開關(guān)柜上,節(jié)省大量控制電纜和屏柜,減少占地面積,改造后,開關(guān)柜數(shù)量減少為6個(gè),截至目前,降低材料成本和維護(hù)成本共計(jì)4.6萬(wàn)多元。

4）實(shí)時(shí)計(jì)算和控制水平提高,現(xiàn)場(chǎng)裝置自動(dòng)采集信號(hào)量和測(cè)量量,完整準(zhǔn)確,而且微機(jī)裝置和后臺(tái)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、處理數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可自動(dòng)控制,還可由值班員通過(guò)微機(jī)進(jìn)行操作控制；具有遠(yuǎn)控功能,檢測(cè)到的工況和運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)送往調(diào)度,可遠(yuǎn)方控制,從而提高了計(jì)算控制水平。

5）微機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)的使用提高了變電站運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平,系統(tǒng)的自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)功能為變電站實(shí)現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成，并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機(jī)，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)聯(lián)系界面，實(shí)現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠(yuǎn)方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個(gè)二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨(dú)立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

針對(duì)工程具體情況，設(shè)計(jì)方案具有高可靠性，易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面，性能價(jià)格比*，監(jiān)控系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，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(jī)熱備配置。

6.2應(yīng)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(jí)的用戶端配、用電系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視和控制管理。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

6.4.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

Acrel-1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

6.4.2 報(bào)警處理

監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

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

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

次事故報(bào)警發(fā)生階段，允許下一個(gè)報(bào)警信號(hào)進(jìn)入，即次報(bào)警不覆蓋上一次的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警處理具備在主計(jì)算機(jī)上予以定義或退出的功能。

2）對(duì)每一測(cè)量值（包括計(jì)算量值），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運(yùn)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(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警。

3）開關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開關(guān)拉閘到次數(shù)，推出報(bào)警信息，提示用戶檢修。

4）報(bào)警方式。

報(bào)警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報(bào)警器、語(yǔ)音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據(jù)自己的需要添加或修改報(bào)警信息。

6.4.3 調(diào)節(jié)與控制

操作員對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能，允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實(shí)施監(jiān)護(hù)，避免誤操作。

操作控制分為四級(jí)：

第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級(jí)的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開關(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(xiàn)場(chǎng)操作。

級(jí)控制，間隔層后備控制。其與第三級(jí)控制的切換在間隔層完成。

第三級(jí)控制，站控層控制。該級(jí)控制在操作員工作站上完成，具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。

第四級(jí)控制，遠(yuǎn)方控制，優(yōu)先級(jí)。

原則上間隔層控制和設(shè)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(zhí)行，并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對(duì)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(shè)備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動(dòng)機(jī)構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。

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

4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點(diǎn)為無(wú)源接點(diǎn)，接點(diǎn)的容量對(duì)直流為110V（220V）、5A，對(duì)交流為220V、5A。

6.4.4 用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員、維護(hù)員、值班員組等），在每個(gè)權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的保障。

35kV變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用是供電系統(tǒng)一次有意義的技術(shù)提升嘗試,目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)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(tǒng)在公司供電中,以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來(lái)的概念正逐步取代繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護(hù)系統(tǒng)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在35kV變電站的應(yīng)用推廣,必將對(duì)提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行以及降低運(yùn)行維護(hù)成本等起到深遠(yuǎn)的影響。

[1] 洪耀斌.35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用.

[2] 劉健,倪建立,鄧永輝.配電自動(dòng)化系統(tǒng)[M].中國(guó)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(guó)電力出版社,2000.

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)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(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。