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係統的改造,對於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、二次係統的效能和可靠性，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,應用自動控製技術、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、控製和管理任務,部分取代變電站常規二次係統,減少和代替運行值班人員對變電站運行進行監視、控製的操作,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係統實現後的效果,逐步發展和完善35kV變電站綜合自動化係統。
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,並調試成功後,將各出線及各主變保護及控製逐步接入新係統中的改造方式。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ben次ci改gai造zao中zhong主zhu要yao的de難nan點dian在zai於yu改gai造zao過guo程cheng中zhong新xin舊jiu設she備bei交jiao叉cha運yun行xing。要yao考kao慮lv改gai造zao設she備bei和he未wei改gai造zao設she備bei的de各ge種zhong電dian源yuan的de銜xian接jie。保bao證zheng舊jiu設she備bei改gai造zao時shi。未wei改gai造zao設she備bei能neng可ke靠kao運yun行xing。改gai造zao1OkV櫃控製電纜時。控製電源、合閘電源、預告電源及10kV電壓等控製電纜帶電,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後用絕緣膠布包好方可進行,防止觸及櫃體發生接地現象。需要兩顆電纜連接時,要連接牢同。每個間隔改造完畢後,要仔細檢查所涉及新舊控製電纜是否正確,並逐一核實。
3 35kV變電站綜合自動化改造步驟
1）根據變電站現場情況,繪製主變保護測控櫃電氣設計圖；35kV線路保護測控櫃電氣設計圖；6kV線路電容器保護測控櫃電氣設計圖；公用測控櫃電氣設計圖。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,脈衝量輸人,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）根據設計圖訂製保護櫃,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係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製室內。各保護單元相對獨立,能獨立完成其保護功能,並通過通訊接口向監控係統傳送保護信息。
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。保護的功能獨立於監控係統的功能；保護裝置全部具有多套定值。
5）對開關的控製由保護完成。傳統的係統對開關的手動控製是由控製屏完成的,這樣對開關的控製接線重複,增加了現場的電纜接線。在本係統中對開關的手動控製是由各開關所接的保護完成。控製命令直接從現場總線發送到保護,保護接到命令後,根據預先整定的程序,如：檢無壓、檢同期等完成對開關的控製。係統中對沒有安裝保護的開關和刀閘,仍由控製模塊完成。
6）整個35kV變電站綜合自動化實現時問需要1個月左右。完成後空負荷試驗,搖接地,測量,做各種電氣試驗合格後,送電。運行良好。
4 35kV變電站綜合自動化係統改造後的實現的主要功能
改造後的變電站綜合自動化係統主要功能有：保護功能；所接開關的跳、合及就地與遠方手動控製；交(直)流電量的采集、處理(測量CT)；電度脈衝量的采集、處理；開關量的的采集、處理；開關、刀閘
的控製；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；控製和調節功能；事件順序記錄和事故追憶；運行報警；畫麵顯示及人機交互操作；報表的製作、顯示和打印；時鍾校正；網頁瀏覽器。
5 綜合自動化係統改造效果
變電站自動化係統改造投入使用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,該係統已經無故障運行8760h,及時監測報警電氣故障16次,並自動采取保護措施。
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,且係統接線簡單,便於維護。
3）縮小占地麵積,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櫃上,節省大量控製電纜和屏櫃,減少占地麵積,改造後,開關櫃數量減少為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）實時計算和控製水平提高,現場裝置自動采集信號量和測量量,完整準確,而且微機裝置和後台係統可以實時計算、分析、處理數據。該係統可自動控製,還可由值班員通過微機進行操作控製；具有遠控功能,檢測到的工況和運行數據實時送往調度,可遠方控製,從而提高了計算控製水平。
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,係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變電站綜合自動化係統
6.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、kaifangshiwangluoxitongshixianlianjie。zhankongcengshebeibaokuojiankongzhuji，tigongzhanneiyunxingderenjilianxijiemian，shixianguanlikongzhijiangecengshebeidenggongneng，xingchengquanzhanjiankong，bingyuyuanfangjiankong、調度通信；間隔層由若幹個二次子係統組成，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(zhen)對(dui)工(gong)程(cheng)具(ju)體(ti)情(qing)況(kuang)，設(she)計(ji)方(fang)案(an)具(ju)有(you)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)，易(yi)於(yu)擴(kuo)充(chong)和(he)友(you)好(hao)的(de)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)，性(xing)能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)優(you)越(yue)，監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)由(you)站(zhan)控(kong)層(ceng)和(he)間(jian)隔(ge)層(ceng)兩(liang)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)，采(cai)用(yong)分(fen)層(ceng)分(fen)布(bu)式(shi)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)，站(zhan)控(kong)層(ceng)網(wang)絡(luo)采(cai)用(yong)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：
適用於公共建築、工業建築、居住建築等各行業35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。
6.3係統結構
6.4係統功能
6.4.1 實時監測
Acrel-1000變電站綜合自動化係統，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
監控係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cao作zuo員yuan工gong作zuo站zhan的de顯xian示shi畫hua麵mian上shang用yong顏yan色se改gai變bian並bing閃shan爍shuo表biao示shi該gai設she備bei變bian位wei，同tong時shi彈dan窗chuang顯xian示shi紅hong色se報bao警jing條tiao文wen，報bao警jing分fen為wei實shi時shi報bao警jing和he曆li史shi報bao警jing，曆li史shi報bao警jing條tiao文wen具ju備bei選xuan擇ze查zha詢xun並bing打da印yin的de功gong能neng。
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。
cishigubaojingfashengjieduan，yunxuxiayigebaojingxinhaojinru，jicibaojingbufugaishangyicidebaojingneirong。baojingchulijubeizaizhujisuanjishangyuyidingyihuotuichudegongneng。
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、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
6.4.3 調節與控製
操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係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。
操作控製分為四級：
第控製，設備就地檢修控製。具有優先級的控製權。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，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。
級控製，間隔層後備控製。其與第三級控製的切換在間隔層完成。
第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控製，遠方控製，優先級。
原則上間隔層控製和設備就地控製作為後備操作或檢修操作手段。為防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監jian護hu員yuan口kou令ling及ji線xian路lu代dai碼ma，以yi確que保bao操cao作zuo的de性xing和he正zheng確que性xing。對dui任ren何he操cao作zuo方fang式shi，保bao證zheng隻zhi有you在zai上shang一yi次ci操cao作zuo步bu驟zhou完wan成cheng後hou，才cai進jin行xing下xia一yi步bu操cao作zuo。同tong一yi時shi間jian隻zhi允yun許xu一yi種zhong控kong製zhi方fang式shi。
納入控製的設備有：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複歸及遠方投退連接片。
3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關閉時間，完成定時控製。
4）監控係統的控製輸出。控製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
係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係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），在每個權限組裏添加用戶名和密碼，為係統運行、維護、管理提供可靠的保障。
7係統硬件配置  
8 結語
35kV變電站微機綜合自動化係統的應用是供電係統一次有意義的技術提升嚐試,目前該係統運行穩定可靠,在先進技術不斷發展的今天,變電站綜合自動化係統在公司供電中,以其係統化、標準化和麵向未來的概念正逐步取代繁瑣而複雜的傳統控製保護係統。綜合自動化係統在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.
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