符良震

摘 要：我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化水平與上個(gè)世紀(jì)末相比有了很大進(jìn)步，然而不少地區(qū)的大量傳統(tǒng)220 kV變電站均需要進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，文章以某變電站的綜合自動(dòng)化改造為例，從繼電保護(hù)配置、遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控配置、保護(hù)設(shè)備改綜自實(shí)施、相關(guān)二次回路改造實(shí)施等方面闡述其系統(tǒng)配置、改造實(shí)施以及一些具體問題的處理方法，提高保護(hù)和控制功能的辨別能力，提升繼電保護(hù)正確動(dòng)作率。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；綜合自動(dòng)化；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）23-0001-02

隨著電力行業(yè)向智能化的方向發(fā)展，不少信息技術(shù)已經(jīng)引入到電力系統(tǒng)中，其中尤以微機(jī)控制技術(shù)最為令人關(guān)注。目前，大部分變電站都在進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，以綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來替換二次系統(tǒng)，從而提升變電站的自動(dòng)控制功能，滿足電網(wǎng)對(duì)于變電站的監(jiān)控需求。對(duì)變電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，一方面能夠避免傳統(tǒng)變電站控制模式的不足，另一方面也能夠?qū)ψ冸娬镜闹饕O(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度部門的數(shù)據(jù)和資源交互，提高了該站的設(shè)備健康水平和自動(dòng)化水平。本文以某變電站的綜合自動(dòng)化改造為例，闡述其系統(tǒng)配置和改造實(shí)施，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行有著很好的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的配置

海南電網(wǎng)某220 kV變電站設(shè)計(jì)出線規(guī)模7回；110 kV設(shè)計(jì)出線規(guī)模5回；10 kV設(shè)計(jì)出線規(guī)模2回。本文以此為例闡述綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的改造。

1.1 繼電保護(hù)配置

①對(duì)于元件保護(hù)單元，為220 kV線路全部配置全線速動(dòng)主保護(hù)，并為之增設(shè)后備保護(hù)功能以及重合閘功能，確保所有的保護(hù)均有能力進(jìn)行獨(dú)立選相；兩套保護(hù)之間完全獨(dú)立運(yùn)行，不但其交流電流、直流電源、跳閘等方面保持互相獨(dú)立，其保護(hù)通道也保持獨(dú)立運(yùn)行；分別給每線路設(shè)置分相操作箱；繼電保護(hù)的組屏數(shù)量為三面屏。考慮到變電站在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電力配置的遠(yuǎn)期計(jì)劃，將其接入元件數(shù)設(shè)置為20。為變電站設(shè)置故障錄波器四個(gè)，分別記錄110 kV、220 kV母線電壓等級(jí)以及變壓器兩側(cè)的各類數(shù)據(jù)。

②對(duì)于主變壓器單元，采用微機(jī)保護(hù)的形式，為其配置2套主保護(hù)，其中一套為差流速斷保護(hù)，另一套是比率制動(dòng)保護(hù)；為其配置2套后備保護(hù)，一套本體保護(hù)。

③對(duì)于直流系統(tǒng)，為其配置兩組220 V蓄電池，支持變電站的控制信息傳輸、信號(hào)傳輸以及事故照明等。采用80 A高頻開關(guān)整流為蓄電池組進(jìn)行充電。

1.2 遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控配置

①對(duì)于間隔層測(cè)控單元部件，給220 kV配置單元測(cè)控設(shè)備，對(duì)于測(cè)控屏，應(yīng)滿足就地顯示功能，便于進(jìn)行操作，測(cè)控屏同時(shí)能夠?yàn)楹笈_(tái)工控機(jī)提供備用。對(duì)就地顯示單元增設(shè)液晶顯示器和人工操作模塊。

②對(duì)于站控層監(jiān)控單元，由于變電站的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)少人值守或者無人值守，因此在改造過程中，為站控層做了相對(duì)簡(jiǎn)化的配置，包括的設(shè)備有：值守者終端2臺(tái)，支持站內(nèi)工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。終端采用單屏顯示的模式，配置UNIX和性能良好的硬件；為站內(nèi)遠(yuǎn)動(dòng)配置網(wǎng)關(guān)設(shè)備，對(duì)間隔層數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚并驗(yàn)證和傳輸。

③配置5 kV/A的UPS系統(tǒng)，電源的連接模式為串聯(lián)冗余，電源為變電站的監(jiān)控模塊、電量計(jì)量模塊以及網(wǎng)絡(luò)通訊模塊提供電能。

④對(duì)于時(shí)鐘同步網(wǎng)絡(luò)，為其配置時(shí)鐘同步系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)。其中主時(shí)鐘進(jìn)行冗余配置，并且采用熱備用的運(yùn)行模式。主時(shí)鐘分別連接GPS信號(hào)，GPS能夠?yàn)槭褂谜咛峁┳銐驕?zhǔn)確的連續(xù)、實(shí)時(shí)的時(shí)間、位置、速度等數(shù)據(jù)，無論是在軍事領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域均，發(fā)揮著比較大的作用。

⑤對(duì)于安全監(jiān)視系統(tǒng)，為變電站設(shè)置電子圍欄，當(dāng)不法分子通過圍欄進(jìn)入監(jiān)視區(qū)域，這些信息通過程序接口連接到遠(yuǎn)程的安全監(jiān)控服務(wù)器，以自定義模塊與通用程序模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理，以合理的格式傳輸至監(jiān)控終端以及告警單元，形成安全保障的防線。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)采用快速以太網(wǎng)，將各類設(shè)備作為客戶端，服務(wù)器則作為主機(jī)端。設(shè)備的信號(hào)在以太網(wǎng)的支持下實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器之間的通信。具體過程為：設(shè)備發(fā)出連接遠(yuǎn)程服務(wù)器的請(qǐng)求，服務(wù)器接收到信號(hào)之后返回相關(guān)的響應(yīng)信息，經(jīng)過確認(rèn)之后便與服務(wù)器建立了網(wǎng)絡(luò)連接，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了保證傳輸?shù)男珊蜏?zhǔn)確度，采用TCP/IP進(jìn)行數(shù)據(jù)包檢查與超時(shí)檢查。

2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造的實(shí)施

2.1 220 kV保護(hù)改造的實(shí)施

在對(duì)220 kV線路進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造的時(shí)候，必須臨時(shí)停用母線保護(hù)，因此在過渡時(shí)期內(nèi)，母線保護(hù)一直為停用，當(dāng)2#主變保護(hù)已經(jīng)改造結(jié)束，且母線保護(hù)能夠承擔(dān)投運(yùn)要求之后才可以重新投運(yùn)母線保護(hù)；同理，220 kV線路故障錄波器在改造期間也退出服務(wù)，直至錄波器改造結(jié)束之后重新投入運(yùn)行。對(duì)變電站母線保護(hù)相關(guān)的全部電流繞組均在端子箱進(jìn)行短接處理，改造結(jié)束之后恢復(fù)原來的接線。

2.2 主變保護(hù)改造的實(shí)施

在對(duì)220 kV變電站的綜合自動(dòng)化改造時(shí)，其母線保護(hù)一直處于停用的狀態(tài)；同理，當(dāng)1#主變保護(hù)過渡之前，其備自投應(yīng)處于退出服務(wù)狀態(tài)；當(dāng)1#主變保護(hù)已經(jīng)改造結(jié)束，錄波器能夠?qū)?#主變信息進(jìn)行記錄；2#主變以類似的模式進(jìn)行處理。在對(duì)備自投進(jìn)行改造的時(shí)候，尤為注重的是避免聯(lián)跳回路的安全性，制定必要的有針對(duì)性的安全措施。

2.3 二次回路改造的實(shí)施

變電站的遙測(cè)設(shè)備使用的是基于交流采樣的模式，配置2套直流電壓變送器，對(duì)220 V母線電壓進(jìn)行測(cè)量和記錄，將變送器單元配置在系統(tǒng)測(cè)控屏處；基于變電站內(nèi)部二次設(shè)備微機(jī)化逐漸成熟，實(shí)現(xiàn)了分散安裝。變電站遙測(cè)設(shè)備當(dāng)前僅傳輸斷路器位置信號(hào)，另外的信號(hào)在改造前難以實(shí)現(xiàn)調(diào)度端的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在改造方案中，為其增設(shè)合理的信號(hào)采集功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視。遙控設(shè)備不再使用常規(guī)控制部件，全部通過遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)操作的網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工的相關(guān)問題分析

3.1 對(duì)信號(hào)的處理問題

在綜合自動(dòng)化改造過程中，發(fā)現(xiàn)其主變“控制回路斷線”對(duì)于信號(hào)的處理存在不足之處。在主變壓器二次主開關(guān)的回路出現(xiàn)斷線故障時(shí)，可以產(chǎn)生“斷線”故障提示信息，然而假若由于操作失誤而使控制直流開關(guān)打開，或者因?yàn)槠渌蛩囟鴮?dǎo)致開關(guān)跳開，則主變壓器此時(shí)不會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生“斷線”故障提示信號(hào)。

經(jīng)過進(jìn)行原因的查找，其主要的原因是該單元僅有兩對(duì)接點(diǎn)，其中一對(duì)是給系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)；另一對(duì)兼具發(fā)出信號(hào)的功能和為自投提供位置的功能，因此必須為這一對(duì)接點(diǎn)配置重動(dòng)繼電器單元，而此時(shí)必須考慮到重動(dòng)繼電器單元的電源來源是二次主控直流，此單元屬于一個(gè)常開接點(diǎn)，因此在錯(cuò)誤地打開控制直流開關(guān)以及由于一些外部因素使得開關(guān)跳開的情況下，系統(tǒng)是難以產(chǎn)生“斷線”信號(hào)的。

經(jīng)過以上的分析，最終決定把重動(dòng)繼電器單元的電源引至保護(hù)屏總電源模塊，解決了無法發(fā)出故障信息的問題。接線圖如圖1所示。

3.2 部件內(nèi)部接線問題

在對(duì)一套220 kV線路保護(hù)進(jìn)行調(diào)試的過程中，以手動(dòng)的方式把重合閘固定在停用狀態(tài)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)保護(hù)重合閘的部件此時(shí)還是可以出口；當(dāng)對(duì)B相以及C相進(jìn)行接地故障模擬的時(shí)候，保護(hù)裝置的動(dòng)作全部是三相跳閘狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)生了誤動(dòng)。此時(shí)對(duì)保護(hù)裝置的跳閘位置進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查相關(guān)繼電器的接點(diǎn)，最終發(fā)現(xiàn)在保護(hù)裝置內(nèi)有2處錯(cuò)誤接線：一是在重合閘把手處的接線有不對(duì)的地方，導(dǎo)致在把重合閘固定在停用狀態(tài)的時(shí)候，“停用”信息無法傳輸至相關(guān)裝置，造成重合閘在這個(gè)狀態(tài)之下難以放電，因此會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作；二是繼電器接點(diǎn)回路的接線有不對(duì)的地方，因?yàn)樘l處的繼電器接點(diǎn)被接反，因此在出現(xiàn)單相接地的時(shí)候，保護(hù)設(shè)備判定故障相無法及時(shí)跳開，導(dǎo)致保護(hù)三跳出口被啟動(dòng)，出現(xiàn)了保護(hù)裝置的誤動(dòng)。之后對(duì)這兩處進(jìn)行了修改，其示意圖如圖2所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)傳統(tǒng)的變電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，最大的優(yōu)勢(shì)是能夠顯著提升變電站對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化數(shù)據(jù)共享，同時(shí)采用先進(jìn)的家電保護(hù)和自動(dòng)控制技術(shù)，在很大程度上提升了繼保設(shè)備的正確動(dòng)作率，繼電保護(hù)裝置已采用保護(hù)測(cè)控一體化技術(shù)，即所謂的四合一裝置。從而使電量的損失降到最低限度，一方面使變電站所轄區(qū)域的供電可靠性顯著提升，另一方面也降低了人力成本，為無人值守變電站創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。目前相關(guān)的電力新技術(shù)正在快速發(fā)展，當(dāng)前，我國(guó)不少地區(qū)大量傳統(tǒng)的220 kV變電站均需要進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，由于變電站往往具有自身的特殊性，因此在改造的過程中也會(huì)面臨各種各樣的問題，工程技術(shù)人員應(yīng)該因地制宜，結(jié)合變電站的不同情況為其制定具有針對(duì)性的改造策略，確保改造過程的順利進(jìn)行。

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