惠州110千伏南郊變電站自動(dòng)化改造設計

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(dòng)化系統，實(shí)現無(wú)人值守的設計方法、自動(dòng)化系統的性能及改造后的效果，為老變電站的自動(dòng)化改造設計提供參考，具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：變電站自動(dòng)化改造設計

惠州110kV南郊變電站已運行17年，其一次設備老化、損壞、腐蝕嚴重，對變電站的安全、優(yōu)質(zhì)、高效運行構成極大威脅，也對系統的安全、經(jīng)濟運行構成隱患。根據自動(dòng)化規劃，該站將改造為無(wú)人值守變電站，實(shí)現自動(dòng)化。本來(lái)打算按照常規遠程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(wèn)題，根據現場(chǎng)調研，結合10kV配電設備改造，確定了綜合自動(dòng)化系統的改造設計。1變電站改造前狀態(tài)1.1主接線(xiàn)及主要一次設備a)a)110kv側為單母線(xiàn)帶旁路接線(xiàn)(不滿(mǎn)足" n-1 "供電要求)，共5條線(xiàn)路；b)三臺主變壓器；C)10kV側采用單母線(xiàn)三段連接，共29條饋線(xiàn)；D)10kV電容器組6 3Mvar；e)10kV站用2100kVA干式變壓器。1.2控制、保護和自動(dòng)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，站內主變壓器、110千伏線(xiàn)路、10kV線(xiàn)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，設有110千伏線(xiàn)路備用電源自動(dòng)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(xiàn)變壓器差動(dòng)保護的保護配置由電磁BCH-4或LCD-4差動(dòng)繼電器及其相關(guān)電路組成；重氣體作用于兩側開(kāi)關(guān)，輕氣體發(fā)出信號；零序電壓閉鎖零序電流保護；10kV復合電壓閉鎖過(guò)流保護和過(guò)載保護等。1.2.3線(xiàn)路保護配置110千伏線(xiàn)路有WXB-11B相間、接地、距離和零序、、保護；10kV線(xiàn)路均為電磁相間電流保護，帶過(guò)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(xiàn)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)遠動(dòng)部分運行了廣東電力中心生產(chǎn)的一套GDR-8701遠動(dòng)裝置，實(shí)現了全站電氣主開(kāi)關(guān)點(diǎn)的遙測和遙信；c)站用電屏一套，DC屏一套。2改造設計原則及電氣設計2.1改造配置設計原則應具備滿(mǎn)足自動(dòng)化要求、可靠性高的一次設備，并建立新的中控系統，實(shí)現全站自動(dòng)化；充分利用原有設備，降低改造成本，盡可能增強“四遙”功能。2.2電氣初步設計a)將a)10kV開(kāi)關(guān)改造為zn28-10真空開(kāi)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(kāi)關(guān)上增加電動(dòng)操作機構。2.3電氣二次設計綜合分析變電站的實(shí)際情況，結合目前內自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平，基于上述基本原理，進(jìn)行如下設計：a)對已投入運行的5套WXB-11微機保護裝置進(jìn)行改造，將保護裝置的動(dòng)作信號通過(guò)無(wú)源觸點(diǎn)接至CSI200，再通過(guò)CSI200與系統相連，使其具備通信功能。增加CSI200斷線(xiàn)控制單元實(shí)現遠程控制和遠程通信，增加CSD22實(shí)現遙測。b)用微機保護代替主變壓器保護，實(shí)現雙差雙備、非電保護，全面接入綜合自動(dòng)化系統。c)改造主變壓器有載調壓機構，使其具有電壓和無(wú)功自動(dòng)切換功能。d)取消全站常規控制面板，在各開(kāi)關(guān)對應的控制回路(開(kāi)關(guān)柜或保護面板)中設置本地操作功能和紅綠燈。設置“本地”和“遠程”開(kāi)關(guān)。e)取消中央信號裝置、信號燈、預告和事故信號。f)取消局部測量I #p#分頁(yè)標題#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程控制。n)10kV分段開(kāi)關(guān)設備的電源自動(dòng)投入運行。保持原110kV線(xiàn)路備用電源自動(dòng)投入。o)更換原電站的電力系統，使其具有備用電源自動(dòng)投入和遙控功能；改造DC設備屏幕，使其具有雙重充電，與綜合自動(dòng)化系統接口，并保持免維護電池。2.4電氣自動(dòng)化設備綜合自動(dòng)化系統采用CSC2000，全分布式，配置靈活，可擴展性好，功能組合性強，成本低。具體設備包括：3個(gè)主變壓器保護屏(CST221B、CSI301A、SCX-11B和CSR-22a)、1個(gè)110千伏線(xiàn)路故障控制屏(CSI200)和1個(gè)公共屏(電視開(kāi)關(guān)PTQX-11D，備用電源自動(dòng)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(xiàn)路功率采集屏(CSD22A、電能表、儀表操作終端)、31臺10kV線(xiàn)路保護裝置CSL206B、6臺10kV電容器組保護裝置CSP205A、3臺10kV接地干式變壓器保護裝置CST302A，主監控站CSM100C(含VQC)和工程師站3臺CSC2000變電站綜合自動(dòng)化系統CSC2000的技術(shù)性能為分層分布式系統

，縱向分為變電站層、網(wǎng)絡(luò )層和間隔層。3．1 變電站層 采用分布式結構，就地監控與遠動(dòng)接口相互先立。較主要設備是主站（遠動(dòng)主站、監控主站、“五防”終端及工程師站）。變電站層是自動(dòng)化系統的核心，它通過(guò)站內通信網(wǎng)管理全站的間隔層并顯示、打印有關(guān)信息，進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，并在事故及異常情況下報警。具有如下特點(diǎn)：32位工控機運行于WindowsNT操作平臺的占先式、多任務(wù)、多線(xiàn)程操作系統；提供數據采集與監控（SCADA）功能；裝置內設置自檢出錯告警和自恢復；建立多層畫(huà)面，既可了解全站運行工況，又可深入到每一個(gè)電器元件的實(shí)時(shí)運行參數；友好美觀(guān)的圖形界面；具有事件順序記錄和事故追憶；動(dòng)態(tài)點(diǎn)對點(diǎn)和列表顯示全站模擬量；與抄表系統接口，實(shí)時(shí)列表顯示電能量；站內微機防誤操作系統完善，實(shí)現變電站層與微機防誤系統的聯(lián)結；具有驅動(dòng)外接事故和預告音響；具有二級口令閉鎖遠方遙控操作；具有就地與遠方操作功能互鎖；具有電壓、無(wú)功自動(dòng)控制功能；具有專(zhuān)家系統，可與直流系統和抄表系統接口；傳送實(shí)時(shí)和歷史數據；具有打包各類(lèi)有選擇性的數據、用不同的規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現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)，總線(xiàn)上每個(gè)裝置都有LonWorks網(wǎng)絡(luò )接口。由于本站節點(diǎn)數接近60個(gè)，為確保網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)性，將一個(gè)網(wǎng)分成兩個(gè)子網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò )通信采用CSMA/CD（載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/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)現場(chǎng)環(huán)境的措施，如采用帶屏蔽層的雙絞線(xiàn)；配置1500V直流隔離干式變壓器；在總線(xiàn)上每個(gè)節點(diǎn)同網(wǎng)絡(luò )聯(lián)絡(luò )處設計了一個(gè)小型電磁繼電器（隔離干式變壓器），當該節點(diǎn)異常時(shí)自動(dòng)脫離網(wǎng)絡(luò )，以保證其余節點(diǎn)的正常通信，確保具有很強的抗干擾、抗振動(dòng)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一次設備間隔分布式配置。各間隔層設備相對先立，通過(guò)站內通信網(wǎng)互聯(lián)，并與變電站層聯(lián)結組成分布式通信網(wǎng)絡(luò )。 自動(dòng)化系統是在微機設備與先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)相結合的基礎上，實(shí)現對變電站運行工況的監測與控制，因此要求設備質(zhì)量可靠，技術(shù)先進(jìn)，使用軟件功能齊全，人機界面靈活、美觀(guān)大方。所有新增加的保護及自動(dòng)裝置，其元件及功能相對先立。采用不擴展的單片機，總線(xiàn)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代新型模數變換技術(shù)，抗干擾能力大大加強，具有很高的可靠性，并符合電力系統有關(guān)的反事故措施規定。裝置的類(lèi)型配置能滿(mǎn)足該站的實(shí)際需要，具有如下功能：各類(lèi)信號的復歸具有就地和遠方兩種操作方式；動(dòng)作出口回路中分別設軟壓板和硬壓板；硬件采用模塊化、標準化結構，軟件采用分層技術(shù)并具有方便快捷的軟件工具，以滿(mǎn)足不同的設置要求；所有遙信接口使用光電隔離技術(shù)；10kV線(xiàn)路具有低頻減負荷的功能；設置簡(jiǎn)易的強電控制措施，防止自動(dòng)化系統故障時(shí)影響變電站的正常運行與操作。4 結論4．1 可靠性高 110kV南郊站安裝調試完成后，在驗收過(guò)程中，進(jìn)行大面積事故試驗，6臺CSL206B同時(shí)動(dòng)作，不會(huì )丟失數據，不會(huì )造成死機；投運近半年，遙控正確率均達100。4．2 實(shí)用性強 本系統產(chǎn)品成熟，I/O接口統一，結構簡(jiǎn)單，清晰可靠，實(shí)時(shí)性強，集測量、控制、保護、遠動(dòng)為一體，信息高度共享，能很好地與調度自動(dòng)化系統接口。4．3 經(jīng)濟性好 節省大量電纜，并盡較大可能保留原有設備，改造后該站屏數大大減少，從50個(gè)減到20個(gè)，該站改造一步到位，節省了變電站以后改造的投資。#p#分頁(yè)標題#e#