淺析35kV變電站綜合自動化的改造方案

摘要：35kV變電站微機綜合自動化系統(tǒng)的改造,對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化和現(xiàn)場運行管理現(xiàn)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(tǒng)的效能和可靠性，對保證電網(wǎng)安全穩(wěn)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(wěn)定運行水平,降低運行維護成本,提高經(jīng)濟效益,向用戶提供高質(zhì)量電能服務(wù),決定在35kV變電站實現(xiàn)綜合自動化改造,應(yīng)用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)實現(xiàn)35kV變電站運行監(jiān)測、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),減少和代替運行值班人員對變電站運行進行監(jiān)視、控制的操作,使變電站更加安全、穩(wěn)定、可靠運行。同時進一步探索在變電站綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)后的效果,逐步發(fā)展和完善35kV變電站綜合自動化系統(tǒng)。

本次改造采取集中組屏方式,主變保護、35kV進線保護、10kV饋線保護、10kV電容器的保護裝置集中安裝在保護屏內(nèi),計量裝置采用集中組屏和分散安裝相結(jié)合?，F(xiàn)有的保護屏及相關(guān)設(shè)備暫時不變,這樣可以保持現(xiàn)有設(shè)備正常運行。先將新的直流設(shè)備、主變保護屏、線路保護屏、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間。

本次改造中主要的難點在于改造過程中新舊設(shè)備交叉運行。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。未改造設(shè)備能可靠運行。改造1OkV柜控制電纜時?？刂齐娫?、合閘電源、預(yù)告電源及10kV電壓等控制電纜帶電,工作時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無誤后用絕緣膠布包好方可進行,防止觸及柜體發(fā)生接地現(xiàn)象。需要兩顆電纜連接時,要連接牢同。每個間隔改造完畢后,要仔細檢查所涉及新舊控制電纜是否正確,并逐一核實。

1）根據(jù)變電站現(xiàn)場情況,繪制主變保護測控柜電氣設(shè)計圖；35kV線路保護測控柜電氣設(shè)計圖；6kV線路電容器保護測控柜電氣設(shè)計圖；公用測控柜電氣設(shè)計圖。設(shè)計圖內(nèi)容主要有：過電流保護,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,遙測測量差：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、變壓器超溫信號等功能。

2）根據(jù)設(shè)計圖訂制保護柜,要求有：①每個保護裝置都設(shè)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(nèi)微機、調(diào)度遠方操作、站內(nèi)設(shè)備的就地操作相互閉鎖功能；③系統(tǒng)具有遠方維護功能。

3）按35kV變電站一次設(shè)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(nèi)。各保護單元相對獨立,能獨立完成其保護功能,并通過通訊接口向監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的功能；保護裝置全部具有多套定值。

5）對開關(guān)的控制由保護完成。傳統(tǒng)的系統(tǒng)對開關(guān)的手動控制是由控制屏完成的,這樣對開關(guān)的控制接線重復(fù),增加了現(xiàn)場的電纜接線。在本系統(tǒng)中對開關(guān)的手動控制是由各開關(guān)所接的保護完成。控制命令直接從現(xiàn)場總線發(fā)送到保護,保護接到命令后,根據(jù)預(yù)先整定的程序,如：檢無壓、檢同期等完成對開關(guān)的控制。系統(tǒng)中對沒有安裝保護的開關(guān)和刀閘,仍由控制模塊完成。

6）整個35kV變電站綜合自動化實現(xiàn)時問需要1個月左右。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化系統(tǒng)主要功能有：保護功能；所接開關(guān)的跳、合及就地與遠方手動控制；交(直)流電量的采集、處理(測量CT)；電度脈沖量的采集、處理；開關(guān)量的的采集、處理；開關(guān)、刀閘

的控制；事故報警與事故記錄；數(shù)據(jù)采集；保護及變電站自動化信息的采集；數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算和采；控制和調(diào)節(jié)功能；事件順序記錄和事故追憶；運行報警；畫面顯示及人機交互操作；報表的制作、顯示和打印；時鐘校正；網(wǎng)頁瀏覽器。

變電站自動化系統(tǒng)改造投入使用1年多以來,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,通過功能的優(yōu)化設(shè)計組合,減少了外部接點,降低了故障率。截至目前,該系統(tǒng)已經(jīng)運行8760h,及時監(jiān)測報警電氣故障16次,并自動采取保護措施。

2）維護方便,裝置采用微機型,全部標準化、模塊化,結(jié)構(gòu)簡單,具有故障自診斷功能,運行中能及時發(fā)現(xiàn)問題,且系統(tǒng)接線簡單,便于維護。

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,所獲數(shù)據(jù)和信號可共享,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,截至目前,降低材料成本和維護成本共計4.6萬多元。

4）實時計算和控制水平提高,現(xiàn)場裝置自動采集信號量和測量量,完整準確,而且微機裝置和后臺系統(tǒng)可以實時計算、分析、處理數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可自動控制,還可由值班員通過微機進行操作控制；具有遠控功能,檢測到的工況和運行數(shù)據(jù)實時送往調(diào)度,可遠方控制,從而提高了計算控制水平。

5）微機和數(shù)據(jù)庫的使用提高了變電站運行管理的自動化水平,系統(tǒng)的自動化及遠動功能為變電站實現(xiàn)無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)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括監(jiān)控主機，提供站內(nèi)運行的人機聯(lián)系界面，實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控，并與遠方監(jiān)控、調(diào)度通信；間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成，在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設(shè)備的就地監(jiān)控功能。

針對工程具體情況，設(shè)計方案具有高可靠性，易于擴充和友好的人機界面，性能價格比*，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)雙機熱備配置。

6.2應(yīng)用場所：

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端配、用電系統(tǒng)運行監(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 實時監(jiān)測

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(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。

6.4.2 報警處理

監(jiān)控系統(tǒng)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作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態(tài)方式時，事故報警立即發(fā)出音響報警（報警音量任意調(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，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為實時報警和歷史報警，歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。

事故報警通過手動，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，允許下一個報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nèi)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），由用戶序列設(shè)置四種規(guī)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(yù)告報警和事故報警。

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

4）報警方式。

報警方式具有多種表現(xiàn)形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、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警信息。

6.4.3 調(diào)節(jié)與控制

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

操作控制分為四級：

第控制，設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當操作人員將就地設(shè)備的遠方/就地切換開關(guān)放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現(xiàn)場操作。

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(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，并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼，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，才進行下一步操作。同一時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)及帶電動機構(gòu)的接地開關(guān)；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方復(fù)歸及遠方投退連接片。

3）定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進行定時控制操作，設(shè)定啟動和關(guān)閉時間，完成定時控制。

4）監(jiān)控系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點，接點的容量對直流為110V（220V）、5A，對交流為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、維護員、值班員組等），在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

35kV變電站微機綜合自動化系統(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)運行穩(wěn)定可靠,在先進技術(shù)不斷發(fā)展的今天,變電站綜合自動化系統(tǒng)在公司供電中,以其系統(tǒng)化、標準化和面向未來的概念正逐步取代繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護系統(tǒng)。綜合自動化系統(tǒng)在35kV變電站的應(yīng)用推廣,必將對提高變電站安全、穩(wěn)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變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用.

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

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

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