淺析35kV變電站綜合自動化的改造方案

錢琪明

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化系統的改造,對于實現電網調度自動化和現場運行管理現代化,提高電網的安全和經濟運行水平起到了很大的作用,它將能大大加強電網一次、二次系統的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。

關鍵詞：變電站綜合化;改造方案;技術措施;步驟;功能;效果

0 引言

  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,提高經濟效益,向用戶提供高質量電能服務,決定在35kV變電站實現綜合自動化改造,應用自動控制技術、信息處理和傳輸技術、計算機軟硬件技術實現35kV變電站運行監測、協調、控制和管理任務,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行監視、控制的操作,使變電站更加安全、穩定、可靠運行。同時進一步探索在變電站綜合自動化系統實現后的效果,逐步發展和完善35kV變電站綜合自動化系統。

1改造方案

   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,計量裝置采用集中組屏和分散安裝相結合。現有的保護屏及相關設備暫時不變,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、線路保護屏、通訊屏安裝在新位置,并調試成功后,將各出線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間。

2本次改造中應注意的技術措施

   本次改造中主要的難點在于改造過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。未改造設備能可靠運行。改造1OkV柜控制電纜時。控制電源、合閘電源、預告電源及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,防止觸及柜體發生接地現象。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。

3 35kV變電站綜合自動化改造步驟

1）根據變電站現場情況,繪制主變保護測控柜電氣設計圖；35kV線路保護測控柜電氣設計圖；6kV線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,遙測測量誤差：0.5％,開關量輸人,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）對開關的控制由保護完成。傳統的系統對開關的手動控制是由控制屏完成的,這樣對開關的控制接線重復,增加了現場的電纜接線。在本系統中對開關的手動控制是由各開關所接的保護完成。控制命令直接從現場總線發送到保護,保護接到命令后,根據預先整定的程序,如：檢無壓、檢同期等完成對開關的控制。系統中對沒有安裝保護的開關和刀閘,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。

4 35kV變電站綜合自動化系統改造后的實現的主要功能

   改造后的變電站綜合自動化系統主要功能有：保護功能；所接開關的跳、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；開關量的的采集、處理；開關、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；網頁瀏覽器。

5 綜合自動化系統改造效果

   變電站自動化系統改造投入使用1年多以來,較好地了用電環境,取得了良好的效果。

1）安全性、可靠性提高,通過功能的優化設計組合,減少了外部接點,降低了故障率。截至目前,該系統已經無故障運行8760h,及時監測報警電氣故障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,結構簡單,具有故障自診斷功能,運行中能及時發現問題,且系統接線簡單,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裝置直接安裝在開關柜上,節省大量控制電纜和屏柜,減少占地面積,改造后,開關柜數量減少為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可以實時計算、分析、處理數據。該系統可自動控制,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據實時送往調度,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化水平,系統的自動化及遠動功能為變電站實現無人值班提供了可靠的技術條件。

6 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統

6.1方案綜述

   Acrel-1000變電站綜合自動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、開放式網絡系統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內運行的人機聯系界面，實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；間隔層由若干個二次子系統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，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，性能價格比優越，監控系統由站控層和間隔層兩部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

6.2應用場所：

適用于公共建筑、工業建筑、居住建筑等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、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 實時監測

   Acrel-1000變電站綜合自動化系統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態及有關故障、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作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位，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）開關事故跳閘到指定次數或開關拉閘到指定次數，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。具有優先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時，將閉鎖所有其他控制功能，只進行現場操作。

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。

納入控制的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關；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）定時控制。操作員對需要控制的電氣設備進行定時控制操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控制。

4）監控系統的控制輸出。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 用戶權限管理

系統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權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），在每個權限組里添加用戶名和密碼，為系統運行、維護、管理提供可靠的保障。

7系統硬件配置

8 結語

  35kV變電站微機綜合自動化系統的應用是供電系統一次有意義的技術提升嘗試,目前該系統運行穩定可靠,在先進技術不斷發展的今天,變電站綜合自動化系統在公司供電中,以其系統化、標準化和面向未來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。

參考文獻

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[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.