動力廠變配電自動化系統改造方案的探討
1引言
隨著計算機技術在電力系統的應用和發展，電氣設備的微機化、自動化已經成為電力系統發展的主流和趨勢。長嶺分公司動力廠電氣系統投運于上世紀70年代，其一次設備老化、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；其二次設備基本反映了國內繼電保護的發展歷程，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，在我廠均有應用。針對這一現狀，必須進行合理的、經濟的自動化改造，以徹底消除設備對電力系統的安全與最佳運行帶來的隱患。
2我廠電氣系統使用現狀
2.1.主接線及主要一次設備
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、接地開關、母線、PT等均在國產SF6氣體絕緣全封閉組合電器內（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條主變低壓側回路、2條 6KV母聯回路、1條分段開關回路、5條廠用電抗回路以及43條饋線回路。1臺12000KW的發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的發電機。廠用6KV目前所用的式GFC高壓開關柜；
5）廠用380V共5段，分別由廠用6KV母線各段經廠用變壓器供電。廠用380V配電室所用開關為AH開關。
2.2.控制、保護及自動裝置
1）公用系統
a、直流系統由蓄電池組和2臺充電機組成，配有1臺保定創新電氣的CXDL-III型微機直流系統電壓絕緣監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的電磁式繼電器。
c、自動準同期裝置采用的是南瑞系統控制分公司的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、主變、主6KV母線、主6KV母聯、主6KV分段開關BZT、廠抗、廠變、6KVBZT、380VBZT、6KV饋線、以及主變低壓側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＃發電機的保護采用的是南瑞繼保的LFP-900系列發電機微機保護裝置。
f、1＃、2＃、3＃發電機的勵磁調節器為南瑞系統控制公司的FWL/S微機勵磁調節裝置；4＃、6＃發電機則為該公司的SJ-800微機勵磁調節裝置。
3）計量部分
110KV的數字電度表裝設在110KV變電所內，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電機的有功電度表、無功電度表均裝設在主6KV一樓的電度表室內，所有電度表均為脈沖式電度表，可以接入測控單元進行數據采集；廠用電部分電度表裝設在廠用6KV配出室內的高壓開關柜內，多為非脈沖式電度表。
3改造的原則和構想
總的設計指導思想是盡量減少工作量，做到原設備基本不動或少動，建立新型的中央控制系統，實現變配電自動化；充分利用原有設備進行技術改造，以降低改造成本，盡可能增強各項功能。
經過現場考察，綜合分析我廠電氣系統的實際情況，結合目前國內電力系統自動化技術的應用情況以及我廠電力系統改造經費緊張的事實，對我廠變配電自動化系統改造提出幾點基本構想：
1）整個系統采用分層分布式結構，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結構。
2）從系統的可靠性、快速性和經濟性出發，站控層采用雙以太網的形式，間隔層采用現場總線形式。
3）站控層分為操作員站和工程師站，操作員站2臺監控計算機，一主一備，負責日常的監控、維護和操作；工程師站1臺監控計算機（裝在車間技術組），主要負責保護定值修改、事故分析等。
4）由于技術改造項目經費有限，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）根據我廠目前一次設備的使用現狀，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）內集中組屏后再與主控室后臺監控機通訊。這樣仍能節省大量二次電纜，，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。前者主要用于監視，后者用于電量核算。
4基本技術和功能要求
4.1.具有“四遙”功能：
1）遙測：應能測量各監控點的電流、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：應能正確反映斷路器、隔離開關和接地開關的位置信號、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、接點開關的遠方控制；
b、應具有防跳、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，防止帶電合接地開關，防止帶接地開關合斷路器（隔離開關）等基本防誤閉鎖功能
d、能在計算機內對同期點進行不檢、檢無壓和檢同期三種自動準同期操作。
4）遙調：
a、計算機內應能進行主變有載調壓分接開關檔位的遠方調節；
b、能對自動調諧裝置消弧線圈的有載調壓檔位進行人工調節；
c、經一定技術改造后，能通過發電機現有的微機勵磁系統對發電機的無功（機端電壓）進行人工調節；
d、經一定的技術改造后，能通過現有的微機自動準同期裝置對發電機的斷路器進行自動調差并網操作。
4.2.具有可擴展性。系統設計時應考慮今后變電站規模及功能擴充的需要。
4.3.運行數據計算和統計：自發電量累加、受電量累加、分時統計、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.具有裝置內設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全球衛星對時系統功能，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，防止帶電合接地刀閘，防止帶接地刀閘合斷路器（隔離開關）等防誤閉鎖功能。當出現以上情況時，能拒絕操作，并發出相關警告；
4.8.具有操作票的生成、預演和打印功能。
4.9.具有小電流接地選線功能。
4.10.最好能與我廠現有的珠海優特的微機“五防”系統進行功能接口。
5其它注意事項及要求
5.1.由于我廠目前的6KV隔離開關均為建廠時投用設備，其輔助接點設計數量不足，加上已經運行近30年，設備已嚴重老化，動作十分不可靠。為了確保測控單元數據采集和數據輸入的正確性，避免運行人員的誤操作和電氣設備的拒動，使變配電自動化系統不流于形式，真正發揮其作用，必須對我廠的所有6KV隔離開關的輔助接點進行全部更換。建議改用珠海優特的真空輔助接點。
5.2.為了計量的需要，應將廠用6KV配電柜內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（含事故信號和預告信號）采用獨立方式，直接由保護裝置發出，不受監控系統的控制，防止一旦后臺監控機不能正常工作或通訊網絡癱瘓時，仍能正常發出正確信號，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量和模擬量輸入電纜。
5.5.饋線保護設置要求：
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場數據發送至后臺監控機，通過監控機內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的電磁式繼電器保護，集中安裝在各段PT柜內，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。但預計近兩年將對廠用6KV一次設備進行設備更新，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。故此次對低電壓回路暫不更新，但必須將“低電壓保險熔斷”等相關信號回路接入監控系統。380V各段低電壓回路同理。
5.8.模擬屏能與后臺監控機進行實時通訊，能實現對從110KV－主6KV－廠用6KV電源開關－廠用380V電源開關范圍內的斷路器和隔離開關的分合閘位置變化而自動動態調整。
5.9.模擬屏上方安裝能顯示電氣系統110KV電壓、主6KV各段母線電壓、頻率、主變低壓側電流、主變有載調壓分接開關檔位等測量表計等
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