李穎　王立文　才麗　李長安

摘要：針對(duì)變電所存在設(shè)備老舊，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程遙控操作的實(shí)際問題，著手變電所的數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化。文章充分剖析了改造后的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)首座智能數(shù)字化變電所的同時(shí)，也為其他變電所技術(shù)改造工作奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：變電站；數(shù)字化；遠(yuǎn)程遙控；本質(zhì)安全；可靠供電；電網(wǎng)調(diào)度綜合化

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）10-0078-02

1 概述

隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電氣設(shè)備不斷的更新和改進(jìn)，對(duì)鐵煤集團(tuán)所屬礦井66kV供電系統(tǒng)的要求也越來越高，大部分高壓設(shè)備早已成為老舊甚至淘汰產(chǎn)品，對(duì)此，集團(tuán)公司供電部對(duì)66kV供電設(shè)備從2008年開始著手，進(jìn)行了大批量的設(shè)備更新改造工作，使原來存在大量缺陷甚至隱患的設(shè)備得到徹底更新。但由于控制系統(tǒng)改造沒有同步跟上，運(yùn)行人員操作必須到現(xiàn)場就地電動(dòng)操作，在操作時(shí)如發(fā)生故障會(huì)直接危及到操作人員的安全，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控操作，因此對(duì)鐵煤集團(tuán)所屬礦井高壓變電所進(jìn)行了數(shù)字化改造。

2 設(shè)備改造前現(xiàn)狀

2.1 室外高壓設(shè)備現(xiàn)狀

礦區(qū)變電所是一座老式常規(guī)變電所，它擔(dān)負(fù)著煤礦井上下生產(chǎn)、電力供給的重要任務(wù)。在2008～2010三年時(shí)間里，鐵煤集團(tuán)已對(duì)室外所有66kV設(shè)備進(jìn)行了更新改造，并且具備遠(yuǎn)程遙控操作的條件。

2.2 室內(nèi)設(shè)備現(xiàn)狀

2.2.1 運(yùn)轉(zhuǎn)室內(nèi)控制屏、保護(hù)屏、信號(hào)屏均為老式的電磁繼電器屏，繼電器和測量儀表都安裝在屏面上，老式的電磁繼電器動(dòng)作速度及穩(wěn)定性不高，繼電器接點(diǎn)也容易出現(xiàn)燒損現(xiàn)象，對(duì)安全運(yùn)行有很大潛在的隱患。

對(duì)于變電所的轉(zhuǎn)供電量，在抄表、計(jì)量方面，包括每小時(shí)各設(shè)備的電壓、電流、功率、小時(shí)電量以及日電量、峰谷平電量、月電量的計(jì)算等等，每次運(yùn)行人員要到運(yùn)轉(zhuǎn)室逐個(gè)屏及高壓室各開關(guān)柜就地進(jìn)行抄寫，然后手工進(jìn)行計(jì)算，表計(jì)多、工作量大、實(shí)時(shí)性差。

2.2.2 高壓室內(nèi)設(shè)備現(xiàn)狀。變電所的6kV開關(guān)柜為老式GG1A半封閉式開關(guān)柜，存在著設(shè)備間導(dǎo)體裸露無絕緣、電磁機(jī)構(gòu)易出現(xiàn)失靈現(xiàn)象、銅鋁過渡接頭易發(fā)生過熱現(xiàn)象、電磁式繼電器接點(diǎn)燒壞發(fā)生越級(jí)跳閘現(xiàn)象等諸多缺陷。

因此，鐵煤集團(tuán)供電部門本著以實(shí)現(xiàn)供電安全可靠，塑造本質(zhì)安全型供電企業(yè)為目的，決定對(duì)礦區(qū)變電所設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。

3 變電所改造方案

由于66kV設(shè)備已具備遠(yuǎn)方調(diào)度后臺(tái)進(jìn)行分合閘操作，并具備完善的閉鎖功能，即對(duì)斷路器和隔離開關(guān)的操作順序能進(jìn)行分析并實(shí)現(xiàn)防誤操作功能，所以此次改造重點(diǎn)為運(yùn)轉(zhuǎn)室內(nèi)設(shè)備改造和6kV開關(guān)柜設(shè)備改造。

3.1 運(yùn)轉(zhuǎn)室內(nèi)設(shè)備改造

由于此次改造在室外安裝了就地智能柜，智能柜與室內(nèi)光纖配線架采用光纜通訊，光纖配線架與各個(gè)保護(hù)測控屏之間采用尾纖連接。66kV設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)室內(nèi)屏面設(shè)計(jì)采用單元化結(jié)構(gòu)，每一回路的66kV控制、保護(hù)信號(hào)裝置及操作把手均在一面屏上。

各個(gè)屏間的通訊線路、直流、交流供電電源線路均在屏頂布線，室內(nèi)外通訊線路在室內(nèi)集中組屏，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3.2 6kV開關(guān)柜設(shè)備改造

變電所原6kV開關(guān)柜為老式GG1A半封閉式開關(guān)柜，現(xiàn)改造為改進(jìn)型KYN28A-12型全封閉中置式開關(guān)柜，具有就地操作、遠(yuǎn)方遙控操作功能，可遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表，有帶電顯示、溫度監(jiān)測、接地選線功能等。

4 變電所數(shù)字化改造后可實(shí)現(xiàn)的功能

4.1 繼電保護(hù)功能

變電所數(shù)字化改造后，系統(tǒng)除具備常規(guī)變電站系統(tǒng)保護(hù)及元件保護(hù)設(shè)備的全部功能，而且獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)，即當(dāng)該系統(tǒng)網(wǎng)各軟、硬件發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)單元仍然正常運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)室的微機(jī)系統(tǒng)與主變的測控裝置或高壓開關(guān)柜測控裝置失去通訊時(shí)，測控裝置仍能正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)本體的保護(hù)測控功能。

另外，繼電保護(hù)功能還具有能儲(chǔ)存多套定值，并在遠(yuǎn)方、當(dāng)?shù)鼐稍O(shè)定和查看保護(hù)定值的功能；故障記錄功能（顯示故障時(shí)間、電流、電壓大小、開關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)等）；與監(jiān)控系統(tǒng)通信，能接收監(jiān)控系統(tǒng)命令，選擇并修改定值，發(fā)送故障信息、保護(hù)動(dòng)作情況、當(dāng)時(shí)整定值及自診斷信號(hào)功能；各插件的自診斷功能等。

4.2 信息采集功能

變電站數(shù)字化系統(tǒng)具備四遙（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）功能，信息由間隔層保護(hù)、測控裝置等采集。與調(diào)度端的通信，信息由遠(yuǎn)程終端單元采集完成。電能量的采集用單獨(dú)的電能量采集裝置（電能表）。系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行中必要的信息進(jìn)行采集，主要包括以下幾個(gè)方面：遙測量、遙信量、遙控量、電能量、閉鎖功能、自動(dòng)無功補(bǔ)償功能、報(bào)警功能、數(shù)據(jù)處理及打印功能、人機(jī)接口功能和遠(yuǎn)程通信功能。

5 變電所數(shù)字化改造后的優(yōu)點(diǎn)

5.1 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度、電網(wǎng)調(diào)度綜合化

變電所數(shù)字化改造后，各種實(shí)時(shí)的信息包括變電所的各種電氣測量值和各斷路器的位置信號(hào)等都能及時(shí)傳送到調(diào)度，并在系統(tǒng)模擬圖上顯示出來，使調(diào)度能實(shí)時(shí)地掌握數(shù)字化變電所的運(yùn)行方式、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及所需要監(jiān)測的各種測量值。并且調(diào)度能通過遙控將信息發(fā)送到變電所，直接對(duì)變電所的電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控，處理突發(fā)事件，達(dá)到了調(diào)度統(tǒng)一的實(shí)時(shí)管理的要求，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度綜合自動(dòng)化。

5.2 實(shí)現(xiàn)6kV開關(guān)柜的遠(yuǎn)方控制

變電所數(shù)字化改造后，微機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)通過鍵盤實(shí)現(xiàn)了對(duì)各開關(guān)柜斷路器一對(duì)一的控制或選擇控制，通過電腦畫面顯示出被操作的斷路器的變位情況，運(yùn)行人員可在運(yùn)轉(zhuǎn)室通過鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)開關(guān)柜的斷路器進(jìn)行操作，避免了操作人員就地操作的危險(xiǎn)性，杜絕了誤操作的發(fā)生，保障了運(yùn)行人員的安全。

5.3 數(shù)據(jù)集中顯示，自動(dòng)記錄、計(jì)算電量

變電所改造后，微機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)把原來分散的、利用模擬式儀表指針機(jī)械位置，改變成反映被測量變化的方式和集中的、利用數(shù)字直接顯示被測量的大小。當(dāng)被測量（比如6kV母線電壓、直流電壓等）超過給定期值時(shí)，還能自動(dòng)報(bào)警，有效地提高了運(yùn)行人員視覺接收信息的準(zhǔn)確性。對(duì)于電量，運(yùn)行人員可以直接根據(jù)設(shè)置的時(shí)間段進(jìn)行小時(shí)電力、日電力、月電力計(jì)算，還可以進(jìn)行峰、谷、平電量記錄等，運(yùn)行人員只需操作鼠標(biāo)和鍵盤，打開相應(yīng)的電量報(bào)表，直接抄寫需要的數(shù)據(jù)，既減少了工作量，又提高了準(zhǔn)確率。

5.4 信號(hào)集中顯示

變電所改造后，微機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)把原來分散的，用信號(hào)燈、光字牌或繼電器機(jī)械掉牌來顯示的信息，改變成集中的、全部顯示在變電所后臺(tái)計(jì)算機(jī)屏幕上的信息，可在顯示器上監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)變電所模擬圖、各斷路器的實(shí)時(shí)狀態(tài)、保護(hù)裝置的動(dòng)作情況以及它們的動(dòng)作順序等等。在事故情況下，跳閘的斷路器在屏幕上閃爍，同時(shí)發(fā)來相關(guān)報(bào)警信息并發(fā)出聲音信號(hào)等，還可用打印機(jī)打印在紙上形成文字信息，使信息內(nèi)容的表達(dá)更直觀、明確。

5.5 實(shí)現(xiàn)事故記錄、追憶

變電所改造后，微機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)以人所不能達(dá)到的分辨率，記錄事故前后斷路器、保護(hù)裝置等設(shè)備的動(dòng)作情況，可以在變電所后臺(tái)計(jì)算機(jī)上直接查看，也可以通過打印機(jī)把事故時(shí)動(dòng)作的各種開關(guān)量，按其動(dòng)作的時(shí)間、順序排列打印出來，給人提供在事故時(shí)各種設(shè)備動(dòng)作情況的詳細(xì)信息和報(bào)告，便于人們?cè)谑鹿屎髮?duì)保護(hù)裝置和斷路器的動(dòng)作情況進(jìn)行分析。

5.6 改變了值班人員的監(jiān)視方式

變電所改造后，微機(jī)數(shù)字化系統(tǒng)將原來對(duì)大面積控制屏的監(jiān)視，變成僅僅對(duì)后臺(tái)計(jì)算機(jī)屏幕的監(jiān)視，值班人員的監(jiān)視面大為縮小。運(yùn)行人員可利用靈活的人接機(jī)口（鼠標(biāo)和鍵盤）通過全漢化的、豐富多彩的顯示方式和監(jiān)控手段，如接線圖、曲線、棒圖、餅圖和儀表圖以及通過多窗口、多文檔、放大、縮小、滾動(dòng)、平移、漫游等多種方式檢索到各種歷史數(shù)據(jù)、查看各種報(bào)表以及進(jìn)行遙控操作和查詢各種參數(shù)。在事故情況下，也便于快速掌握事故信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故對(duì)象，做出正確的判斷和處理。另外，礦區(qū)變電所后臺(tái)計(jì)算機(jī)采用一主一備雙機(jī)運(yùn)行，杜絕了傳統(tǒng)自動(dòng)化變電所由于保護(hù)系統(tǒng)單機(jī)單網(wǎng)絡(luò)故障造成監(jiān)控中斷現(xiàn)象，更加安全可靠地保證了變電所的安全供電。

5.7 保護(hù)裝置自檢，雙網(wǎng)可靠運(yùn)行

變電所改造后，微機(jī)保護(hù)裝置有著極強(qiáng)的分析和判斷能力，能自動(dòng)識(shí)別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動(dòng)作，另外它有自診斷功能，能自動(dòng)檢測出本身硬件的異常部分，當(dāng)裝置的自檢功能發(fā)現(xiàn)回路出現(xiàn)故障時(shí)，能發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào)，提醒值班人員，及時(shí)進(jìn)行處理，有效地避免了開關(guān)柜誤動(dòng)和拒動(dòng)的發(fā)生。

6 結(jié)語

變電所數(shù)字化改造后，運(yùn)行成本降低，達(dá)到了減員增效、節(jié)約成本的目的，達(dá)到無人值守變電所標(biāo)準(zhǔn)。由于此次改造采用了先進(jìn)的、本質(zhì)安全型設(shè)備，所以礦井安全供電得到了可靠的保障，運(yùn)行人員的人身安全得到了可靠保障，同時(shí)又顯著提高了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

隨著數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技的飛速發(fā)展，數(shù)字化變電站目前已成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展方向。此次礦區(qū)變電所數(shù)字化改造，將通訊標(biāo)準(zhǔn)IEC61850規(guī)約應(yīng)用于變電站內(nèi)的通信，利用網(wǎng)絡(luò)通信的最新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電所二次設(shè)備的信息共享、互操作性及功能靈活配置等，達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)首座智能數(shù)字化變電所，為其他變電所技術(shù)改造工作奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）