動力廠變配電自動化系統(tǒng)改造方案的探討
1引言
隨著計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展，電氣設(shè)備的微機化、自動化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主流和趨勢。長嶺分公司動力廠電氣系統(tǒng)投運于上世紀70年代，其一次設(shè)備老化、損壞及腐蝕嚴重，維護及更新的工作量和費用逐年上升，但效果并不理想；其二次設(shè)備基本反映了國內(nèi)繼電保護的發(fā)展歷程，從最古老的電磁式繼電器保護到早期的單片機型的微機保護，在我廠均有應(yīng)用。針對這一現(xiàn)狀，必須進行合理的、經(jīng)濟的自動化改造，以徹底消除設(shè)備對電力系統(tǒng)的安全與最佳運行帶來的隱患。
2我廠電氣系統(tǒng)使用現(xiàn)狀
2.1.主接線及主要一次設(shè)備
1）110KV進線3條，110KV母線采用雙母線接線，所有110KV斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、PT等均在國產(chǎn)SF6氣體絕緣全封閉組合電器內(nèi)（GIS）。
2）主變壓器2臺，型號為SZ9-K-50000/110，接線方式為Ynd11；
3）主6KV采用雙母帶分段接線方式。主6KV配電樓共有2條主變低壓側(cè)回路、2條 6KV母聯(lián)回路、1條分段開關(guān)回路、5條廠用電抗回路以及43條饋線回路。1臺12000KW的發(fā)電機投在備用母線上；
4）廠用6KV采用分段接線方式，1個備用段和4個工作段，每個工作段上均帶有一臺3000KW的發(fā)電機。廠用6KV目前所用的式GFC高壓開關(guān)柜；
5）廠用380V共5段，分別由廠用6KV母線各段經(jīng)廠用變壓器供電。廠用380V配電室所用開關(guān)為AH開關(guān)。
2.2.控制、保護及自動裝置
1）公用系統(tǒng)
a、直流系統(tǒng)由蓄電池組和2臺充電機組成，配有1臺保定創(chuàng)新電氣的CXDL-III型微機直流系統(tǒng)電壓絕緣監(jiān)察及接地選線裝置和1臺北京承天冀科技有限公司的TY-XJY-A型蓄電池運行監(jiān)控與診斷儀，直流屏采用的是湖南科明電氣的GZMC型全封閉免維護電池直流電源柜。
b、中央信號回路采用的是傳統(tǒng)的電磁式繼電器。
c、自動準同期裝置采用的是南瑞系統(tǒng)控制分公司的NAS-2微機裝置。
d、主6KV母線上分別帶有1臺消弧線圈，采用的是上海思源電氣有限公司的XHK-II型自動調(diào)諧裝置。
2）保護與自動裝置的配置
a、峽1＃、峽2＃線110KV線路采用許繼的WXH-11線路微機保護裝置。
b、巴長線110KV線路采用南自院深圳所的LFP-941線路微機保護裝置。
c、110KV QBZT、LBZT、110KV母聯(lián)、主變、主6KV母線、主6KV母聯(lián)、主6KV分段開關(guān)BZT、廠抗、廠變、6KVBZT、380VBZT、6KV饋線、以及主變低壓側(cè)集中補償電容器的保護均采用的是南自院深圳所的ISA-1H系列保護裝置。
d、小電流接地選線裝置采用的是南自院深圳所的WJX-4保護裝置。
e、1＃、2＃、3＃、4＃、6＃發(fā)電機的保護采用的是南瑞繼保的LFP-900系列發(fā)電機微機保護裝置。
f、1＃、2＃、3＃發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器為南瑞系統(tǒng)控制公司的FWL/S微機勵磁調(diào)節(jié)裝置；4＃、6＃發(fā)電機則為該公司的SJ-800微機勵磁調(diào)節(jié)裝置。
3）計量部分
110KV的數(shù)字電度表裝設(shè)在110KV變電所內(nèi)，有通訊接口可以與計算機進行通訊；主6KV所有配出線的電度表以及各發(fā)電機的有功電度表、無功電度表均裝設(shè)在主6KV一樓的電度表室內(nèi)，所有電度表均為脈沖式電度表，可以接入測控單元進行數(shù)據(jù)采集；廠用電部分電度表裝設(shè)在廠用6KV配出室內(nèi)的高壓開關(guān)柜內(nèi)，多為非脈沖式電度表。
3改造的原則和構(gòu)想
總的設(shè)計指導(dǎo)思想是盡量減少工作量，做到原設(shè)備基本不動或少動，建立新型的中央控制系統(tǒng)，實現(xiàn)變配電自動化；充分利用原有設(shè)備進行技術(shù)改造，以降低改造成本，盡可能增強各項功能。
經(jīng)過現(xiàn)場考察，綜合分析我廠電氣系統(tǒng)的實際情況，結(jié)合目前國內(nèi)電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的應(yīng)用情況以及我廠電力系統(tǒng)改造經(jīng)費緊張的事實，對我廠變配電自動化系統(tǒng)改造提出幾點基本構(gòu)想：
1）整個系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即橫向按各電壓等級以及各間隔，縱向分為站控層、間隔層和通訊層三層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
2）從系統(tǒng)的可靠性、快速性和經(jīng)濟性出發(fā)，站控層采用雙以太網(wǎng)的形式，間隔層采用現(xiàn)場總線形式。
3）站控層分為操作員站和工程師站，操作員站2臺監(jiān)控計算機，一主一備，負責日常的監(jiān)控、維護和操作；工程師站1臺監(jiān)控計算機（裝在車間技術(shù)組），主要負責保護定值修改、事故分析等。
4）由于技術(shù)改造項目經(jīng)費有限，保護裝置盡可能的利舊。利舊的保護裝置仍采用目前的主控室集中組屏方式。
5）根據(jù)我廠目前一次設(shè)備的使用現(xiàn)狀，測控單元很難做到就地安裝的全分散分布，但可以采用分層分布集中組屏的方式，在各變電所（配電所）內(nèi)集中組屏后再與主控室后臺監(jiān)控機通訊。這樣仍能節(jié)省大量二次電纜，，大大降低改造費用。
6）峽1＃線、峽2＃線的微機保護裝置目前運行狀態(tài)不佳，而且沒有必要的通訊接口，必須對其進行更新。
7）由于我廠6KV的饋線回路多達55條。為了節(jié)約投資，建議采用保護單元和測控單元合二為一的綜合裝置。
8）為了便于運行人員的日常監(jiān)控和事故情況下的正確判斷、即使處理，在老主控室加裝一套與計算機接口的動態(tài)模擬屏。
9）將測量CT和脈沖電度表的脈沖信號均接入測控單元，運用兩種完全不同的方法進行計量。前者主要用于監(jiān)視，后者用于電量核算。
4基本技術(shù)和功能要求
4.1.具有“四遙”功能：
1）遙測：應(yīng)能測量各監(jiān)控點的電流、電壓最大值，最小值；電流、電壓相序；限值，P、Q、KWH、KVAH、cosφ、f等電量以及主變油溫、110KVGIS各間隔氣壓、液壓等非電量；
2）遙信：應(yīng)能正確反映斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)的位置信號、保護動作和故障信號、裝置自檢和報警信號、以及110KVGIS油壓、氣壓等其它設(shè)備異常信號；
3）遙控：
a、能進行各斷路器的遠方控制以及所有能電動拉合的隔離開關(guān)、接點開關(guān)的遠方控制；
b、應(yīng)具有防跳、拒動報警以及控制回路斷線報警功能；
c、具有防止帶負荷分、合隔離開關(guān)，防止帶電合接地開關(guān)，防止帶接地開關(guān)合斷路器（隔離開關(guān)）等基本防誤閉鎖功能
d、能在計算機內(nèi)對同期點進行不檢、檢無壓和檢同期三種自動準同期操作。
4）遙調(diào)：
a、計算機內(nèi)應(yīng)能進行主變有載調(diào)壓分接開關(guān)檔位的遠方調(diào)節(jié)；
b、能對自動調(diào)諧裝置消弧線圈的有載調(diào)壓檔位進行人工調(diào)節(jié)；
c、經(jīng)一定技術(shù)改造后，能通過發(fā)電機現(xiàn)有的微機勵磁系統(tǒng)對發(fā)電機的無功（機端電壓）進行人工調(diào)節(jié)；
d、經(jīng)一定的技術(shù)改造后，能通過現(xiàn)有的微機自動準同期裝置對發(fā)電機的斷路器進行自動調(diào)差并網(wǎng)操作。
4.2.具有可擴展性。系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮今后變電站規(guī)模及功能擴充的需要。
4.3.運行數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計：自發(fā)電量累加、受電量累加、分時統(tǒng)計、運行日報、月報、最大值、最小值、日、月、年負荷曲線等。并能自動生成報表。
4.4.具有裝置內(nèi)設(shè)備自檢出錯告警以及事故時彈出閃爍畫面功能；
4.5.具有110KV故障錄波功能、事故追憶功能（SOE）以及GPS全球衛(wèi)星對時系統(tǒng)功能，便于事故分析判斷；
4.6.具有“就地”、“遠控”操作功能，并能相互閉鎖；
4.7.至少具有防止帶負荷分、合隔離開關(guān)，防止帶電合接地刀閘，防止帶接地刀閘合斷路器（隔離開關(guān)）等防誤閉鎖功能。當出現(xiàn)以上情況時，能拒絕操作，并發(fā)出相關(guān)警告；
4.8.具有操作票的生成、預(yù)演和打印功能。
4.9.具有小電流接地選線功能。
4.10.最好能與我廠現(xiàn)有的珠海優(yōu)特的微機“五防”系統(tǒng)進行功能接口。
5其它注意事項及要求
5.1.由于我廠目前的6KV隔離開關(guān)均為建廠時投用設(shè)備，其輔助接點設(shè)計數(shù)量不足，加上已經(jīng)運行近30年，設(shè)備已嚴重老化，動作十分不可靠。為了確保測控單元數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸入的正確性，避免運行人員的誤操作和電氣設(shè)備的拒動，使變配電自動化系統(tǒng)不流于形式，真正發(fā)揮其作用，必須對我廠的所有6KV隔離開關(guān)的輔助接點進行全部更換。建議改用珠海優(yōu)特的真空輔助接點。
5.2.為了計量的需要，應(yīng)將廠用6KV配電柜內(nèi)的電度表改為脈沖式電度表或帶通訊接口的智能型電氣測量儀表。
5.3.中央信號回路（含事故信號和預(yù)告信號）采用獨立方式，直接由保護裝置發(fā)出，不受監(jiān)控系統(tǒng)的控制，防止一旦后臺監(jiān)控機不能正常工作或通訊網(wǎng)絡(luò)癱瘓時，仍能正常發(fā)出正確信號，以便運行人員及時處理。
5.4.峽1＃、峽2＃線保護需更新，要求帶有距離保護、方向性零序電流保護以及重合閘功能。安裝在主控室，利用原保護裝置的開關(guān)量和模擬量輸入電纜。
5.5.饋線保護設(shè)置要求：
a、三段式電流保護，即瞬時電流速斷、定時限電流速斷和定時限過流保護；
b、零序過流保護/小電流接地選線功能；
c、低周減載保護。
5.6.小電流接地選線可以仍用現(xiàn)有的南自院深圳所的WJX-4小電流接地選線裝置。但最好利用保護測控綜合單元將現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)送至后臺監(jiān)控機，通過監(jiān)控機內(nèi)的軟件進行分析判斷，完成接地選線功能。
5.7.廠6KV高壓電機的低電壓保護目前采用的仍是傳統(tǒng)的電磁式繼電器保護，集中安裝在各段PT柜內(nèi)，靠啟動3.5S和9.0S兩個延時跳閘小母線來跳開各高壓電機。但預(yù)計近兩年將對廠用6KV一次設(shè)備進行設(shè)備更新，屆時高壓電機的低電壓保護將分開，靠電機自身的低電壓保護動作跳本身開關(guān)。故此次對低電壓回路暫不更新，但必須將“低電壓保險熔斷”等相關(guān)信號回路接入監(jiān)控系統(tǒng)。380V各段低電壓回路同理。
5.8.模擬屏能與后臺監(jiān)控機進行實時通訊，能實現(xiàn)對從110KV－主6KV－廠用6KV電源開關(guān)－廠用380V電源開關(guān)范圍內(nèi)的斷路器和隔離開關(guān)的分合閘位置變化而自動動態(tài)調(diào)整。
5.9.模擬屏上方安裝能顯示電氣系統(tǒng)110KV電壓、主6KV各段母線電壓、頻率、主變低壓側(cè)電流、主變有載調(diào)壓分接開關(guān)檔位等測量表計等
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