肖本鋒

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

肖本鋒

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224)

本文簡(jiǎn)要介紹了我廠35kV變電站的現(xiàn)狀，以及在變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性與重要性;提出了在我廠35kV變電站如何實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化及其發(fā)展前景;并淺析了在我廠35kV變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)后的效果;實(shí)現(xiàn)了變電站的四搖功能;確保了變電站的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

變電站綜合化;自動(dòng)化系統(tǒng);結(jié)構(gòu);四搖功能;效果;安全;可靠;穩(wěn)定

1 引言

為了提高我廠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)。我廠決定在35kV變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，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)一步探索在我廠變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的效果，逐步發(fā)展和完善我廠35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)［1］。

2 我廠35kV變電站目前狀況

我廠35kV變電站目前有六個(gè)。大部分35kV變電站地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，變電站繼電保護(hù)大部分采用傳統(tǒng)的繼電保護(hù)［5］，遠(yuǎn)動(dòng)與監(jiān)控系統(tǒng)都沒(méi)有到位。隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間日久，給變電站的安全運(yùn)行帶來(lái)了一定的隱患。而且用電負(fù)荷的增加且員工老齡化，我廠35kV變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化已成趨勢(shì)。我廠地處偏遠(yuǎn)的變電站非常適合實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化，充分利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行綜合并優(yōu)化的自動(dòng)化系統(tǒng)，能更好地實(shí)施無(wú)人值守或少人值守，達(dá)到廠調(diào)與上級(jí)調(diào)度對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)的功能［2］。最終達(dá)到變電站精簡(jiǎn)高效的目的。

3 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在我站的實(shí)現(xiàn)

筆者先就我廠地處偏遠(yuǎn)一個(gè)變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化為例，整個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造分為兩個(gè)部分:站控層與現(xiàn)地層［3］。

站控層:由通信保護(hù)管理器、MODEM等構(gòu)成，負(fù)責(zé)完成整個(gè)變電站的控制和監(jiān)視以及遠(yuǎn)程維護(hù)。所有模擬量、數(shù)據(jù)量、開關(guān)量、脈沖量的實(shí)時(shí)采集、處理，按照通信規(guī)約的要求，上傳給各個(gè)上級(jí)調(diào)度端，并對(duì)間隔層的設(shè)備進(jìn)行管理和下發(fā)各種命令。

現(xiàn)地層:按站內(nèi)一次設(shè)備(一臺(tái)主變、一條線路等)分布式配置。保護(hù)全部采用微機(jī)保護(hù)，保護(hù)測(cè)控裝置全部集中在主控制室內(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。

以下是變電站綜合自動(dòng)化結(jié)構(gòu)框圖:

圖1 變電站自動(dòng)化結(jié)構(gòu)框圖

我廠35kV變電站綜合自動(dòng)化改造分如下步驟進(jìn)行:

(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、Cosф等電量測(cè)量，遙測(cè)測(cè)量誤差:0.5%，開關(guān)量輸入，脈沖量輸入，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［4］。

(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)度中心遠(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?？刂泼钪苯訌默F(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)間需要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。

4 35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造后的實(shí)現(xiàn)的主要功能

改造后的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能有:

(1)保護(hù)功能;

(2)所接開關(guān)的跳、合及就地與遠(yuǎn)方手動(dòng)控制;

(3)交(直)流電量的采集、處理(測(cè)量CT);

(4)電度脈沖量的采集、處理;

(5)開關(guān)量的的采集、處理;

(6)開關(guān)、刀閘的控制;

(7)事故報(bào)警與事故記錄;

(8)數(shù)據(jù)采集;

(9)保護(hù)及變電站自動(dòng)化信息的采集;

(10)數(shù)據(jù)預(yù)處理(包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和采樣);

(11)控制和調(diào)節(jié)功能;

(12)事件順序記錄和事故追憶;

(13)運(yùn)行報(bào)警;

(14)畫面顯示及人機(jī)交互操作;

(15)報(bào)表的制作、顯示和打印;

(16)時(shí)鐘校正;

(17)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器。

5 對(duì)比35kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前后效果

改造后的變電站與改造前的變電站對(duì)比:

(1)完全漢化接口:可以方便地進(jìn)行保護(hù)定值整定、遙測(cè)量的觀察等。

(2)增設(shè)了微機(jī)保護(hù):對(duì)站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動(dòng)裝置。對(duì)開關(guān)的控制由保護(hù)完成:傳統(tǒng)系統(tǒng)中對(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。

(3)數(shù)據(jù)采集及處理功能:包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)［6］。

狀態(tài)量采集:

狀態(tài)量包括:斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號(hào)及變電站一次設(shè)備告警信號(hào)、事故跳閘總信號(hào)、預(yù)告信號(hào)等。目前這些信號(hào)我站大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過(guò)通信方式獲得。

模擬量采集:

常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括:各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無(wú)功功率值。饋線電流，電壓和有功、無(wú)功功率值。

(4)控制和操作功能。

操作人員通過(guò)后臺(tái)機(jī)屏幕對(duì)斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。為了防止系統(tǒng)故障時(shí)無(wú)法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。

并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。

(5)與監(jiān)控系統(tǒng)通信。集中式配置專用故障錄波器，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動(dòng)作序列。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對(duì)時(shí)鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

(6)數(shù)據(jù)處理和記錄。

歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級(jí)調(diào)度中心，變電管理和保護(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有:

①斷路器動(dòng)作次數(shù);

②斷路器切除故障時(shí)截?cái)嗳萘亢吞l操作次數(shù)的累計(jì)數(shù);

③輸電線路的有功、無(wú)功，變壓器的有功、無(wú)功、母線電壓定時(shí)記錄的最大，最小值及其時(shí);

④獨(dú)立負(fù)荷有功、無(wú)功，每天的峰谷值及其時(shí)間;

⑤控制操作及修改整定值的記錄。

根據(jù)需要，以上功能可在我廠35kV變電站當(dāng)?shù)厝繉?shí)現(xiàn)，也可在遠(yuǎn)動(dòng)操作中心或調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析與研究，可以看到我廠變電站綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)完善的自診斷和在線自檢功能:實(shí)現(xiàn)了變電站四遙(遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào))功能。直至2008年年底，我廠已有3個(gè)35kV變電站實(shí)現(xiàn)了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，精簡(jiǎn)了變電站值班人數(shù)，分流了變電站值班總?cè)藬?shù)的70%。減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了誤操作，使人為事故大大減少，提高了變電站的運(yùn)行安全可靠性。提高經(jīng)濟(jì)效益。達(dá)到了精簡(jiǎn)人員高效的目的。

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促進(jìn)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。隨著技術(shù)的進(jìn)步和硬件軟件環(huán)境的改善，它的優(yōu)越性必將進(jìn)一步體現(xiàn)出來(lái)。變電站綜合自動(dòng)化值得在我廠其它35kV變電站推廣。

［1］楊奇遜.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1995，19(10).

［2］龔強(qiáng)，王津.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.北京:中國(guó)電力出版社，2005.

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

［4］電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

［5］許繼集團(tuán)有限公司.WMH－800微機(jī)母線保護(hù)裝置，2001.

［6］國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.WMZ－41微機(jī)母線保護(hù)裝置，2000.

Implementation of 35kVSubstation Comprehensive Automated System

XIAO Ben－feng

(JCC Dexing Copper Mine，Denxing，Jiangxi，China 334224)

In this article，the present station of 35kV substation and the reliability and importance of comprehensive automated system realized for substation are briefly introduced.How to achieve the comprehensive automation for 35kV substation and its developing prospects are also introduced.After implementing the comprehensive automation，35kv substation realized four functions to ensure the safety，reliable and steady running.

substation integration;automated system;structure;four－function;effect;safety;reliable;steady

TM63

B

1009－3842(2011)01－0078－03

2010－12－12

肖本鋒(1973－)男，江西萍鄉(xiāng)人，本科，電氣工程師，從事變電站電氣管理工作，E－mail:305655775@qq.com