摘 要：隨著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)字化變電站的發(fā)展已由理論研究技術(shù)逐步推廣到實(shí)際應(yīng)用。文章以鐵法能源有限責(zé)任公司供電部大興礦66kV變電站為例，闡述如何根據(jù)現(xiàn)有66kV、6kV設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀，結(jié)合新一代IEC61850的國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取合適有效的數(shù)字化改造方案，使常規(guī)礦井變電站安全可靠地成功改造為數(shù)字化變電站運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站；保護(hù)測(cè)控裝置；信息共享

1 概述

鐵法能源有限責(zé)任公司供電部所管轄十三座高壓變電站，截止2011年有五座常規(guī)變電站更新改造為微機(jī)自動(dòng)化變電站。2012年成功將常規(guī)的大興礦變電站改造為數(shù)字化變電站。其中數(shù)字化變電站與常規(guī)變電站主要區(qū)別是66kV設(shè)備、6kV設(shè)備的通訊接口差異較大。

施工改造前，結(jié)合大興礦變電站現(xiàn)運(yùn)行66kV設(shè)備、6kV設(shè)備現(xiàn)狀，盡可能減少工程投資和工程量，結(jié)合新一代的IEC61850的國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取切實(shí)可行的數(shù)字化改造方案，使鐵煤集團(tuán)大興礦66kV常規(guī)礦井變電站能安全可靠地過渡到數(shù)字化變電站，改造前多次通過實(shí)地考察，與廠家、施工單位等探討研究改造方案，機(jī)會(huì)十分成熟后施工。

2 改造參照的基本原則

此次大興礦井變電站數(shù)字化改造將設(shè)備分為過程層、間隔層、站控層三個(gè)層次，參照66kV電氣設(shè)備智能化、6kV設(shè)備集成網(wǎng)絡(luò)化的改造原則進(jìn)行改造，參照IEC61850變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求：過程層由室外智能操作箱內(nèi)安裝的智能終端、合并單元裝置完成；間隔層主要由新安裝的保護(hù)、測(cè)控裝置以及其它設(shè)備完成；站控層是數(shù)字化變電站系統(tǒng)的監(jiān)控中心，主要由后臺(tái)機(jī)監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置、GPS定時(shí)等信息共同完成。整個(gè)礦井變電站工程的改造實(shí)踐中，應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮改造方案。

為了節(jié)省大興礦變電站數(shù)字化改造工程投資，變電站現(xiàn)運(yùn)行的66kV電氣設(shè)備：如SF6斷路器、干式互感器、電動(dòng)隔離開關(guān)、變壓器等大型性能滿足要求設(shè)備未進(jìn)行更換。在室外66kV設(shè)備就地安裝智能操作箱，操作箱內(nèi)安裝智能終端、合并單元裝置，再通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)、IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，來完成站控層和間隔層間數(shù)據(jù)信息交互共享和互操作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中電氣量數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集。為實(shí)現(xiàn)不影響礦井正常生產(chǎn)條件下的改造，改造前我們經(jīng)過多次考察，與設(shè)計(jì)人員研究制定非常周密的設(shè)計(jì)方案，確保變電站數(shù)字化改造工程安全可靠、高效穩(wěn)定地順利完成。

3 改造后的主要優(yōu)點(diǎn)

大興礦變電站經(jīng)過數(shù)字化改造后的優(yōu)點(diǎn)主要概括為以下三個(gè)方面：

（1）引進(jìn)先進(jìn)的本質(zhì)安全型設(shè)備：無論從設(shè)備的設(shè)計(jì)容量、五防閉鎖、操作的安全可靠性，還是保護(hù)系統(tǒng)的精準(zhǔn)度、可靠性、靈敏性等方面都得到提高，真正達(dá)到了本質(zhì)安全型設(shè)備。

（2）二次系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，方便施工，用光纜取代大量進(jìn)戶二次電纜，節(jié)省投資，而且傳輸能力、抗干擾能力強(qiáng)，安全運(yùn)行可靠性得到提高。

（3）實(shí)現(xiàn)了66kV、6kV設(shè)備的遠(yuǎn)方控制；設(shè)置多套定值方案，滿足多種運(yùn)行方式的要求；實(shí)時(shí)掌握變電站設(shè)備運(yùn)行情況；實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的“狀態(tài)檢修”，有效地提高了礦區(qū)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

4 改造的實(shí)踐方案

此次改造工程涉及專業(yè)較多、工程量較大，根據(jù)變電站現(xiàn)有66kV、6kV設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，有計(jì)劃地制定階段性的改造實(shí)踐方案。

第一階段：66kV一次設(shè)備（過程層設(shè)備）改造

原有66kV一次設(shè)備如變壓器、SF6斷路器、電動(dòng)隔離開關(guān)、干式互感器等不動(dòng)，在室外就地安裝13個(gè)智能操作箱，在箱內(nèi)安裝智能終端、合并單元裝置。采用智能終端來接收間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置通過GOOSE網(wǎng)下發(fā)的斷路器或刀閘的分、合及閉鎖命令，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的繼電器硬接點(diǎn)輸出。同時(shí)裝置能夠就地采集SF6斷路器、電動(dòng)隔離開關(guān)以及變壓器本體等66kV一次設(shè)備的開關(guān)量狀態(tài)，并通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)上送給保護(hù)和測(cè)控裝置。合并單元通過交流頭就地采樣信號(hào)，通過IEC61850協(xié)議發(fā)送給保護(hù)或者測(cè)控計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)常規(guī)互感器的采樣。通過光纖網(wǎng)絡(luò)完成變電站站控層與間隔層間數(shù)據(jù)的交互共享，從而完成斷路器、隔離開關(guān)的分合操作。

第二階段：6kV二次設(shè)備（間隔層改造）改造。

鑒于IEC61850國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)具有GOOSE通訊網(wǎng)絡(luò)輸入輸出功能的保護(hù)測(cè)控裝置，對(duì)常規(guī)變電站間隔層設(shè)備進(jìn)行改造。即6kV二次設(shè)備間隔層的改造包括運(yùn)轉(zhuǎn)室的保護(hù)、測(cè)控等智能設(shè)備和高壓室6kV開關(guān)柜兩部分的改造。一部分拆除了運(yùn)轉(zhuǎn)室原有的保護(hù)、控制、信號(hào)等屏柜，新安裝了主變保護(hù)測(cè)控屏、線路保護(hù)測(cè)控屏、遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏、電度表屏、光纖配線架屏、低壓屏、通訊屏等共計(jì)11面屏，原有的直流系統(tǒng)部分、消弧線圈控制屏進(jìn)行移位。一部分拆除高壓室原來老式GG1A型開關(guān)柜，新安裝46臺(tái)KYN28型中置式開關(guān)柜。

KYN28型中置式開關(guān)柜采用雙重以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)通訊，各間隔層保護(hù)、測(cè)控裝置等設(shè)備與過程層設(shè)備間采用光纖結(jié)構(gòu)互聯(lián)，間隔層設(shè)備通過光纖配線架轉(zhuǎn)接、尾纖、GOOSE網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)過程層與間隔層設(shè)備間通訊，實(shí)現(xiàn)大興變電站系統(tǒng)中相關(guān)遙信、遙控、保護(hù)跳閘數(shù)據(jù)信息等快速傳輸和交互共享，不僅簡(jiǎn)化了變電站二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且提高變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。

第三階段：站控層的改造。

站控層中安裝兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)作為主機(jī)，一臺(tái)作為備用機(jī)，安裝遠(yuǎn)動(dòng)通訊管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及GPS對(duì)時(shí)等，站控層和間隔層間按照?qǐng)?bào)文規(guī)范格式通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互共享，完成整個(gè)變電站系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。

5 結(jié)束語

2012年鐵法能源有限責(zé)任公司供電部成功將66kV大興礦變電站升級(jí)改造為數(shù)字化變電站投入運(yùn)行。實(shí)踐證明：此次改造共歷經(jīng)79天時(shí)間全部完成，各種功能測(cè)試全部滿足要求，設(shè)備改造后運(yùn)行至今約四年的時(shí)間，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行情況良好，達(dá)到改造的預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了鐵法能源公司首座改造的數(shù)字化變電站，為其它66kV變電站的改造工作奠定基礎(chǔ)，明確了方向。

參考文獻(xiàn)

[1]陶蘇東.變電運(yùn)行（110kV及以下）/國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]高翔.數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2007.

作者簡(jiǎn)介：田春苗（1976-），女，工程師，1998年畢業(yè)于吉林工業(yè)學(xué)校礦山機(jī)電專業(yè)，現(xiàn)任鐵煤集團(tuán)供電部變電工區(qū)主任工程師職務(wù)。