程嬛 楊豪

摘要：

針對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和礦井變電站的特殊性，總結(jié)礦井變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主要介紹了塔什店一號(hào)礦井35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集涉及的保護(hù)內(nèi)容以及站端電力調(diào)度自動(dòng)化。實(shí)踐證明礦井變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用確保了煤礦的安全可靠用電。

關(guān)鍵詞：

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)；監(jiān)視；控制；保護(hù)；電力調(diào)度自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）09019502

1塔什店一號(hào)礦井35kV變電站一次系統(tǒng)簡(jiǎn)述

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)要求，塔什店一號(hào)礦井應(yīng)有兩回路電源線(xiàn)路，線(xiàn)路采用同時(shí)工作，分列運(yùn)行的方式；系統(tǒng)按兩回電源及兩臺(tái)主變同時(shí)工作，分列運(yùn)行考慮，單臺(tái)主變?nèi)萘繛?0000kVA，主變選擇有載調(diào)壓方式。變電站一次部分35kV側(cè)、10kV側(cè)、0.4kV側(cè)主接線(xiàn)方式均采用單母線(xiàn)分段方式。高壓無(wú)功補(bǔ)償采用MSVC型無(wú)功補(bǔ)償裝置。

2變電站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)概述

塔什店一號(hào)礦井35kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用分布式、集中式相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路，即10kV出線(xiàn)柜各控制保護(hù)功能均分布在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，各就地單元相互獨(dú)立；主變保護(hù)、測(cè)控采用模塊化、集中式立柜結(jié)構(gòu)，控制保護(hù)功能集中在專(zhuān)用的采集、控制保護(hù)柜內(nèi)處理成數(shù)據(jù)信號(hào)后經(jīng)光纖總線(xiàn)傳輸至主控室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用分層分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，變電站層、間隔層、過(guò)程層功能明確。在變電站層，有人機(jī)接口系統(tǒng)、數(shù)據(jù)歸檔功能以及與外部的連接，屬于系統(tǒng)管理層，具有實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控（調(diào)）及與調(diào)度通信聯(lián)絡(luò)，運(yùn)行管理等功能。間隔層的分布式綜合設(shè)備能夠采集開(kāi)關(guān)量、模擬量，加工處理之后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)測(cè)、保護(hù)信息，接受主站的定值參數(shù)、控制命令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)終端設(shè)備的三遙功能。過(guò)程層由與連接到開(kāi)關(guān)場(chǎng)的電纜連接組成，這些連接涉及間隔層的輸入輸出單元、遠(yuǎn)方輸入輸出單元設(shè)備（RIO）、集成了電子元件的傳感器和操作機(jī)構(gòu)（PISA）。

在每一層中都包含了一根允許同層設(shè)備之間或臨近層設(shè)備間進(jìn)行通信的總線(xiàn)。

變電站層總線(xiàn)主要用于人機(jī)系統(tǒng)與各個(gè)終端和打印機(jī)的連接，以及與辦公環(huán)境的接口，并用于服務(wù)器的任務(wù)監(jiān)視。

間隔層總線(xiàn)將間隔層設(shè)備連接到變電站層，此外還允許間隔層設(shè)備間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

過(guò)程層總線(xiàn)連接傳動(dòng)裝置、傳感器、智能外圍單元，并將有時(shí)間要求的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送到間隔層的處理單元中。

2.3變電站監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)裝置

2.3.1遙測(cè)量

（1）35kV進(jìn)線(xiàn)三相電流；

（2）主變壓器高、低壓側(cè)三相電流；

（3）主變10kV側(cè)電度量、有功功率；

（4）主變上層油溫；

（5）35kV、10kV母線(xiàn)電壓；

（6）交流所用電壓；

（7）10kV無(wú)功補(bǔ)償配出柜三相電流、無(wú)功功率。

2.3.2遙信量

（1）主變壓器高、低壓側(cè)斷路器開(kāi)關(guān)位置；

（2）主變有載分接開(kāi)關(guān)位置；

（3）主變瓦斯動(dòng)作信號(hào)；

（4）主變過(guò)流動(dòng)作信號(hào)；

（5）主變低壓側(cè)斷路器彈簧未儲(chǔ)能；

（6）主變超溫信號(hào)、油位信號(hào)；

（7）35kV進(jìn)線(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)位置；

（8）10kV無(wú)功補(bǔ)償配出柜斷路器開(kāi)關(guān)位置；

（9）10kV無(wú)功補(bǔ)償配出柜過(guò)壓動(dòng)作信號(hào)、欠壓動(dòng)作信號(hào)、過(guò)流動(dòng)作信號(hào)；

（10）10kV無(wú)功補(bǔ)償配出柜斷路器彈簧未儲(chǔ)能；

（11）35kV、10kV控制回路斷線(xiàn)；

（12）10kV交流電壓回路斷線(xiàn)。

2.3.3遙控量

主變壓器高、低壓側(cè)斷路器分、合。

2.3.4遙調(diào)量

主變壓器有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。

2.4元件保護(hù)及自動(dòng)裝置

2.4.1主變保護(hù)

主變保護(hù)主要包括非電量保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、后備保護(hù)。非電量保護(hù)屬于主變壓器的主體保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)主要用來(lái)保護(hù)變壓器繞組內(nèi)部及其引出線(xiàn)上發(fā)生的各種相間短路故障；后備保護(hù)用于在主保護(hù)故障拒動(dòng)的情況下，保護(hù)主變壓器。

（1）非電量保護(hù)。

①獨(dú)立高、低壓側(cè)防跳操作回路（該操作回路必須交流和直流兼容）；

②本體重瓦斯：發(fā)出信號(hào)，動(dòng)作于兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘可由壓板投退；

③本體輕瓦斯：動(dòng)作發(fā)信號(hào)；

④調(diào)壓重瓦斯：發(fā)出信號(hào)，動(dòng)作于兩側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘可由壓板投退；

⑤調(diào)壓輕瓦斯：動(dòng)作發(fā)信號(hào)；

⑥油溫過(guò)高：動(dòng)作發(fā)信號(hào)；

⑦釋壓器動(dòng)作：延時(shí)動(dòng)作于跳兩側(cè)開(kāi)關(guān)，可由壓板投退；

⑧油位信號(hào)：發(fā)過(guò)低、過(guò)高信號(hào)。

（2）差動(dòng)保護(hù)。

主要包括差動(dòng)速動(dòng)、比例差動(dòng)。

（3）后備保護(hù)。

①35kV復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流：時(shí)限1跳35kV母聯(lián)，時(shí)限2跳本側(cè)；

②10kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流：時(shí)限1跳10kV母聯(lián)，時(shí)限2跳本側(cè)；

③高、低兩側(cè)過(guò)負(fù)荷：時(shí)限發(fā)信號(hào)；

④主變高、低壓側(cè)及本體各電量的測(cè)量。

主變保護(hù)、測(cè)控集中于專(zhuān)用的采集、保護(hù)、測(cè)控柜中，塔什店一號(hào)礦井35kV變電站選用兩套主變保護(hù)測(cè)控柜，分別對(duì)1#、2#主變進(jìn)行保護(hù)、測(cè)控。

2.4.235kV進(jìn)線(xiàn)保護(hù)

（1）過(guò)電流保護(hù)：該保護(hù)動(dòng)作跳斷路器并發(fā)信號(hào)；

（2）電流速斷：該保護(hù)動(dòng)作跳斷路器并發(fā)信號(hào)；

（3）電流速斷保護(hù)；

（4）低頻減載；

（5）負(fù)荷控制功能；

（6）控制斷線(xiàn)檢測(cè)；

（7）線(xiàn)路各電量的測(cè)量；

（8）開(kāi)關(guān)近控、遠(yuǎn)控可實(shí)現(xiàn)互為閉鎖功能；

（9）具有失壓報(bào)警和斷相報(bào)警功能。

2.4.310kV饋線(xiàn)保護(hù)

（1）保護(hù)單元和操作回路必須交、直流完全兼容；

（2）過(guò)電流保護(hù)：該保護(hù)動(dòng)作跳斷路器并發(fā)信號(hào)；

（3）電流速斷：該保護(hù)動(dòng)作跳斷路器并發(fā)信號(hào)。

（4）三相一次自動(dòng)重合閘；

（5）低頻減載；

（6）負(fù)荷控制功能；

（7）控制斷線(xiàn)檢測(cè)；

（8）線(xiàn)路各電量的測(cè)量；

（9）開(kāi)關(guān)近控、遠(yuǎn)控可實(shí)現(xiàn)互為閉鎖功能；

（10）具有失壓報(bào)警和斷相報(bào)警功能。

直接向井下供電的10kV高壓饋電線(xiàn)上，嚴(yán)禁裝設(shè)自動(dòng)重合閘，例如給井下中央變電所的饋出線(xiàn)路上就不應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。

2.4.4電壓切換

（1）二次電壓切換；

（2）二次電壓切換發(fā)動(dòng)作信號(hào)。

2.4.5一體化組合式備用電源自投裝置

（1）采集35kV母線(xiàn)電壓；

（2）采集35kV進(jìn)線(xiàn)兩路電流；

（3）采集10kV兩段電壓；

（4）采集10kV兩進(jìn)線(xiàn)電流；

（5）35kV進(jìn)線(xiàn)，母聯(lián)、10kV進(jìn)線(xiàn)、母聯(lián)狀態(tài)；

（6）裝置自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行方式；

（7）全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)線(xiàn)間或主變之間的自動(dòng)投切；

（8）裝置具備自投過(guò)負(fù)荷聯(lián)切功能，預(yù)留12路聯(lián)切出口；

（9）裝置具備自投后電源恢復(fù)后自動(dòng)回切功能，同時(shí)將聯(lián)切的負(fù)荷自動(dòng)投入。

2.5站端電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

一個(gè)自動(dòng)化程度較高的變電站，站端電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化也應(yīng)成為其必不可少的組成部分。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包括調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)度端和變電站遠(yuǎn)動(dòng)兩部分，這里我們僅討論35kV變電站內(nèi)的站端系統(tǒng)。

2.5.1信息采集

信息采集系統(tǒng)按照直調(diào)直采、直采直送的原則設(shè)計(jì)。變電站向有關(guān)調(diào)度傳送遙測(cè)量包括主變高低壓側(cè)有功、無(wú)功，母聯(lián)和分段的測(cè)量電流；傳送的遙信量有線(xiàn)路、母聯(lián)斷路器的位置信號(hào)，變壓器高低壓側(cè)斷路器的位置信號(hào)，變電站的事故總信號(hào)，有載調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)。調(diào)度中心向變電站傳送的遙控、遙調(diào)命令主要有斷路器的分合、有載調(diào)壓分開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)等。

2.5.2遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)選用性能優(yōu)良、可靠性高的定型產(chǎn)品。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括遠(yuǎn)動(dòng)終端單元（RTU）和變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，具備接收并執(zhí)行遙控、遙調(diào)命令和反送檢驗(yàn)功能。遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約應(yīng)于調(diào)度端系統(tǒng)一致，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的容量宜按變電站的發(fā)展需要確定，運(yùn)行時(shí)間考慮10年。

2.5.3信息傳輸和通道

遠(yuǎn)動(dòng)通道在通信設(shè)計(jì)中統(tǒng)一組織，調(diào)度中心對(duì)直接調(diào)度管轄的35kV變電站建立直達(dá)通道采集信息。

3結(jié)語(yǔ)

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)為變電站運(yùn)行環(huán)境的功能、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)和可靠性提供了很多好處。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行性能，且為煤礦安全用電、可靠用電提供有力保障。塔什店一號(hào)礦井35kV變電所自2014年12月投運(yùn)以來(lái)，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為礦井變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用呈現(xiàn)了很好的實(shí)踐運(yùn)用實(shí)例。

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