惠州110千伏南郊變電站自動化改造設(shè)計

謝

(廣東省惠州市電力工業(yè)局516001)

摘要：介紹了廣東省惠州市110kV南郊變電站改造為綜合自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人值守的設(shè)計方法、自動化系統(tǒng)的性能及改造后的效果，為老變電站的自動化改造設(shè)計提供參考，具有一定的推廣價值。關(guān)鍵詞：變電站自動化改造設(shè)計

惠州110kV南郊變電站已運(yùn)行17年，其一次設(shè)備老化、損壞、腐蝕嚴(yán)重，對變電站的安全、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行構(gòu)成極大威脅，也對系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成隱患。根據(jù)自動化規(guī)劃，該站將改造為無人值守變電站，實(shí)現(xiàn)自動化。本來打算按照常規(guī)遠(yuǎn)程RTU模式改造，但是主控室屏幕位置不夠。為了從根本上解決問題，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合10kV配電設(shè)備改造，確定了綜合自動化系統(tǒng)的改造設(shè)計。1變電站改造前狀態(tài)1.1主接線及主要一次設(shè)備a)a)110kv側(cè)為單母線帶旁路接線(不滿足" n-1 "供電要求)，共5條線路；b)三臺主變壓器；C)10kV側(cè)采用單母線三段連接，共29條饋線；D)10kV電容器組6 3Mvar；e)10kV站用2100kVA干式變壓器。1.2控制、保護(hù)和自動裝置1.2.1共用部分的主控電路和中央信號集中在主控室，站內(nèi)主變壓器、110千伏線路、10kV線路和電容器組的控制、測量和中央信號功能采用集中控制方式，設(shè)有110千伏線路備用電源自動投入裝置、10kV小電流接地裝置和10kV低頻減載裝置等。1.2.2干線變壓器差動保護(hù)的保護(hù)配置由電磁BCH-4或LCD-4差動繼電器及其相關(guān)電路組成；重氣體作用于兩側(cè)開關(guān)，輕氣體發(fā)出信號；零序電壓閉鎖零序電流保護(hù)；10kV復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)和過載保護(hù)等。1.2.3線路保護(hù)配置110千伏線路有WXB-11B相間、接地、距離和零序、、保護(hù)；10kV線路均為電磁相間電流保護(hù)，帶過流、速斷和三相一次重合閘。1.3其他a)計量部分分別配備110kV線路電能表屏，部分電能表已更換為單輸出脈沖式，大部分仍為電磁電能表；b)遠(yuǎn)動部分運(yùn)行了廣東電力中心生產(chǎn)的一套GDR-8701遠(yuǎn)動裝置，實(shí)現(xiàn)了全站電氣主開關(guān)點(diǎn)的遙測和遙信；c)站用電屏一套，DC屏一套。2改造設(shè)計原則及電氣設(shè)計2.1改造配置設(shè)計原則應(yīng)具備滿足自動化要求、可靠性高的一次設(shè)備，并建立新的中控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全站自動化；充分利用原有設(shè)備，降低改造成本，盡可能增強(qiáng)“四遙”功能。2.2電氣初步設(shè)計a)將a)10kV開關(guān)改造為zn28-10真空開關(guān)；b)增加3臺接地干式變壓器和站用干式變壓器；c)在主變壓器中性點(diǎn)隔離開關(guān)上增加電動操作機(jī)構(gòu)。2.3電氣二次設(shè)計綜合分析變電站的實(shí)際情況，結(jié)合目前內(nèi)自動化技術(shù)的發(fā)展水平，基于上述基本原理，進(jìn)行如下設(shè)計：a)對已投入運(yùn)行的5套WXB-11微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行改造，將保護(hù)裝置的動作信號通過無源觸點(diǎn)接至CSI200，再通過CSI200與系統(tǒng)相連，使其具備通信功能。增加CSI200斷線控制單元實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程通信，增加CSD22實(shí)現(xiàn)遙測。b)用微機(jī)保護(hù)代替主變壓器保護(hù)，實(shí)現(xiàn)雙差雙備、非電保護(hù)，全面接入綜合自動化系統(tǒng)。c)改造主變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)，使其具有電壓和無功自動切換功能。d)取消全站常規(guī)控制面板，在各開關(guān)對應(yīng)的控制回路(開關(guān)柜或保護(hù)面板)中設(shè)置本地操作功能和紅綠燈。設(shè)置“本地”和“遠(yuǎn)程”開關(guān)。e)取消中央信號裝置、信號燈、預(yù)告和事故信號。f)取消局部測量I #p#分頁標(biāo)題#e#

m)所有斷路器、主變壓器分接頭和中性接地刀閘均可本地和遠(yuǎn)程控制。n)10kV分段開關(guān)設(shè)備的電源自動投入運(yùn)行。保持原110kV線路備用電源自動投入。o)更換原電站的電力系統(tǒng)，使其具有備用電源自動投入和遙控功能；改造DC設(shè)備屏幕，使其具有雙重充電，與綜合自動化系統(tǒng)接口，并保持免維護(hù)電池。2.4電氣自動化設(shè)備綜合自動化系統(tǒng)采用CSC2000，全分布式，配置靈活，可擴(kuò)展性好，功能組合性強(qiáng)，成本低。具體設(shè)備包括：3個主變壓器保護(hù)屏(CST221B、CSI301A、SCX-11B和CSR-22a)、1個110千伏線路故障控制屏(CSI200)和1個公共屏(電視開關(guān)PTQX-11D，備用電源自動切換至CSB21A、CSD12A和遙控。主變壓器功率采集屏(CSD22A、電能表)、110千伏線路功率采集屏(CSD22A、電能表、儀表操作終端)、31臺10kV線路保護(hù)裝置CSL206B、6臺10kV電容器組保護(hù)裝置CSP205A、3臺10kV接地干式變壓器保護(hù)裝置CST302A，主監(jiān)控站CSM100C(含VQC)和工程師站3臺CSC2000變電站綜合自動化系統(tǒng)CSC2000的技術(shù)性能為分層分布式系統(tǒng)

，縱向分為變電站層、網(wǎng)絡(luò)層和間隔層。3．1 變電站層 采用分布式結(jié)構(gòu)，就地監(jiān)控與遠(yuǎn)動接口相互先立。較主要設(shè)備是主站（遠(yuǎn)動主站、監(jiān)控主站、“五防”終端及工程師站）。變電站層是自動化系統(tǒng)的核心，它通過站內(nèi)通信網(wǎng)管理全站的間隔層并顯示、打印有關(guān)信息，進(jìn)行開關(guān)操作，并在事故及異常情況下報警。具有如下特點(diǎn)：32位工控機(jī)運(yùn)行于WindowsNT操作平臺的占先式、多任務(wù)、多線程操作系統(tǒng)；提供數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）功能；裝置內(nèi)設(shè)置自檢出錯告警和自恢復(fù)；建立多層畫面，既可了解全站運(yùn)行工況，又可深入到每一個電器元件的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)；友好美觀的圖形界面；具有事件順序記錄和事故追憶；動態(tài)點(diǎn)對點(diǎn)和列表顯示全站模擬量；與抄表系統(tǒng)接口，實(shí)時列表顯示電能量；站內(nèi)微機(jī)防誤操作系統(tǒng)完善，實(shí)現(xiàn)變電站層與微機(jī)防誤系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)；具有驅(qū)動外接事故和預(yù)告音響；具有二級口令閉鎖遠(yuǎn)方遙控操作；具有就地與遠(yuǎn)方操作功能互鎖；具有電壓、無功自動控制功能；具有專家系統(tǒng)，可與直流系統(tǒng)和抄表系統(tǒng)接口；傳送實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)；具有打包各類有選擇性的數(shù)據(jù)、用不同的規(guī)約和接口傳送的功能。3．2 網(wǎng)絡(luò)層 通信網(wǎng)采用多主式LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)，總線上每個裝置都有LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口。由于本站節(jié)點(diǎn)數(shù)接近60個，為確保網(wǎng)絡(luò)實(shí)時性，將一個網(wǎng)分成兩個子網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)通信采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖撞檢測），并且使用重要報文加優(yōu)先級方式。在提高抗干擾性能與可靠性方面采取了一些適合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的措施，如采用帶屏蔽層的雙絞線；配置1500V直流隔離干式變壓器；在總線上每個節(jié)點(diǎn)同網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)處設(shè)計了一個小型電磁繼電器（隔離干式變壓器），當(dāng)該節(jié)點(diǎn)異常時自動脫離網(wǎng)絡(luò)，以保證其余節(jié)點(diǎn)的正常通信，確保具有很強(qiáng)的抗干擾、抗振動性能，適用于較大的溫度范圍，適合于變電站較惡劣的工業(yè)環(huán)境。3．3 間隔層 間隔層在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備間隔分布式配置。各間隔層設(shè)備相對先立，通過站內(nèi)通信網(wǎng)互聯(lián)，并與變電站層聯(lián)結(jié)組成分布式通信網(wǎng)絡(luò)。 自動化系統(tǒng)是在微機(jī)設(shè)備與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對變電站運(yùn)行工況的監(jiān)測與控制，因此要求設(shè)備質(zhì)量可靠，技術(shù)先進(jìn)，使用軟件功能齊全，人機(jī)界面靈活、美觀大方。所有新增加的保護(hù)及自動裝置，其元件及功能相對先立。采用不擴(kuò)展的單片機(jī)，總線不出芯片；采用帶屏蔽層的四層印刷板和新型表面安裝技術(shù)；采用第3代新型模數(shù)變換技術(shù)，抗干擾能力大大加強(qiáng)，具有很高的可靠性，并符合電力系統(tǒng)有關(guān)的反事故措施規(guī)定。裝置的類型配置能滿足該站的實(shí)際需要，具有如下功能：各類信號的復(fù)歸具有就地和遠(yuǎn)方兩種操作方式；動作出口回路中分別設(shè)軟壓板和硬壓板；硬件采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，軟件采用分層技術(shù)并具有方便快捷的軟件工具，以滿足不同的設(shè)置要求；所有遙信接口使用光電隔離技術(shù)；10kV線路具有低頻減負(fù)荷的功能；設(shè)置簡易的強(qiáng)電控制措施，防止自動化系統(tǒng)故障時影響變電站的正常運(yùn)行與操作。4 結(jié)論4．1 可靠性高 110kV南郊站安裝調(diào)試完成后，在驗(yàn)收過程中，進(jìn)行大面積事故試驗(yàn)，6臺CSL206B同時動作，不會丟失數(shù)據(jù)，不會造成死機(jī)；投運(yùn)近半年，遙控正確率均達(dá)100。4．2 實(shí)用性強(qiáng) 本系統(tǒng)產(chǎn)品成熟，I/O接口統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)簡單，清晰可靠，實(shí)時性強(qiáng)，集測量、控制、保護(hù)、遠(yuǎn)動為一體，信息高度共享，能很好地與調(diào)度自動化系統(tǒng)接口。4．3 經(jīng)濟(jì)性好 節(jié)省大量電纜，并盡較大可能保留原有設(shè)備，改造后該站屏數(shù)大大減少，從50個減到20個，該站改造一步到位，節(jié)省了變電站以后改造的投資。#p#分頁標(biāo)題#e#