500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造研究

石玉梅+郝守禮

摘 要：在我國(guó)電力系統(tǒng)中，500kV變電站占據(jù)著舉足輕重的地位，為了滿足當(dāng)前高質(zhì)量供電需求，有必要對(duì)500kV變電站進(jìn)行綜自改造，以保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，文章主要結(jié)合具體500kV變電站實(shí)例，從改造原則、改造方法、改造內(nèi)容三個(gè)方面對(duì)500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造進(jìn)行了分析，可為類似工程處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：500kV；變電站；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；綜自化

近年來，隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性提出了更高的要求，加上計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化以及通信技術(shù)的更新?lián)Q代，使500kV變電站綜自改造成為了目前電力系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)。500kV變電站作為樞紐變電站，是電網(wǎng)中的能源中心，在220kV變電站逐步實(shí)施綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)上，同時(shí)推動(dòng)500kV變電站綜自改造對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)完善以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。文章結(jié)合某500kV變電站實(shí)例，在簡(jiǎn)要概述該變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造原則的基礎(chǔ)上，對(duì)整體改造方法及改造內(nèi)容進(jìn)行了分析，對(duì)類似500kV變電站自動(dòng)化系統(tǒng)改造具有一定的借鑒價(jià)值。

1 500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造原則

某500kV變電站，大部分設(shè)備已運(yùn)行多年，存在著諸多安全隱患問題，如刀閘老化失靈、電容器漏油嚴(yán)重、用電系統(tǒng)操作閉鎖功能缺失等，整體自動(dòng)化程度不高，導(dǎo)致一旦發(fā)生故障短時(shí)間內(nèi)無法解決，影響著整個(gè)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，自然也會(huì)牽制著該區(qū)域居民的正常生活以及經(jīng)濟(jì)的整體建設(shè)，因此急需對(duì)該變電站進(jìn)行綜自改造。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)作為電網(wǎng)的一個(gè)組成部分，綜自改造應(yīng)符合電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化總體要求，并依據(jù)一定的原則來保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（1）分層分布。出于綜自系統(tǒng)可靠性考慮，應(yīng)改造為分層分布式結(jié)構(gòu)，形成由間隔層、網(wǎng)絡(luò)層及站控層組成的三層結(jié)構(gòu)體系。間隔層應(yīng)采用集保護(hù)與測(cè)控功能為一體的微機(jī)保護(hù)裝置，而站內(nèi)通信網(wǎng)采用以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層和站級(jí)層盡可能雙重化，冗余配置。站控層用于對(duì)整站的監(jiān)視、測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)以及保護(hù)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢測(cè)功能的綜合管理。

（2）保護(hù)獨(dú)立。從系統(tǒng)安全性出發(fā)，系統(tǒng)改造時(shí)設(shè)備繼電保護(hù)按應(yīng)相對(duì)獨(dú)立設(shè)置，相應(yīng)跳閘線圈可由保護(hù)動(dòng)作出口直接操作，這種相對(duì)獨(dú)立的繼電保護(hù)功能可脫離于通信網(wǎng)的限制。但為了實(shí)現(xiàn)信息共享，達(dá)到集中保護(hù)管理的目的，所有保護(hù)信號(hào)需通過保護(hù)管理機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)接口。

（3）交流采樣。自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過程中，數(shù)據(jù)的采集尤為關(guān)鍵，為了獲得更為精確的電壓、電流、功率、電能等電氣量值，減輕測(cè)量回路的負(fù)載，綜自化改造時(shí)應(yīng)采用交流采樣技術(shù)。測(cè)量和保護(hù)可分別采用不同的TV、TA繞組。

（4）綜合防誤。變電站綜合防誤功能是防止誤操作引發(fā)事故的重要措施，因此，綜自改造應(yīng)提高系統(tǒng)的綜合防誤性能，可從管理嚴(yán)密、報(bào)警多樣以及防誤操作閉鎖等方面加以實(shí)施。同時(shí)，由于微機(jī)"五防"閉鎖系統(tǒng)諸多優(yōu)勢(shì)的存在，因此微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)必須與"五防"系統(tǒng)通信。

（5）管理智能。鑒于500 kV非終端變電站屬有人值班模式，改造后的綜自化系統(tǒng)應(yīng)提供相應(yīng)管理操作界面，日常所需功能可簡(jiǎn)單操作完成。另外，系統(tǒng)還應(yīng)選用智能化的運(yùn)行管理軟件，以期實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)行管理的智能化。

2 500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造方法

遵循上文所述變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造原則，綜合考慮該500kV變電站的改造項(xiàng)目的安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性，具體改造方法主要包括以下三個(gè)方面。

2.1 一次設(shè)備改造

首先是斷路器及隔離開關(guān)的改造，要求能實(shí)現(xiàn)遙控操作功能，并提供可靠的斷路器、隔離開關(guān)位置信號(hào)。將斷路器輔助觸點(diǎn)改造為雙輔助觸點(diǎn)接線，以防止誤發(fā)信號(hào)，并注意斷路器及隔離開關(guān)相關(guān)狀態(tài)信號(hào)的可靠性和準(zhǔn)確性。另外，應(yīng)逐一拉合一次側(cè)斷路器、隔離開關(guān)，并對(duì)后臺(tái)機(jī)SOE事件名稱、時(shí)間等信息進(jìn)行查看。若斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)顯示與實(shí)際不符，則應(yīng)是斷路器、隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)常開、常閉接反了。對(duì)于這種情況，更改后臺(tái)機(jī)遙信量組態(tài)或電纜接線即可。

綜合自動(dòng)化改造對(duì)主變來說，除了遙調(diào)功能外，還要實(shí)現(xiàn)主變溫度遠(yuǎn)方測(cè)量及上傳等功能，并對(duì)主變壓器本體的瓦斯、溫度、壓力等各種告警信號(hào)及光字系統(tǒng)加以完善。遙調(diào)改造完成后，注意調(diào)節(jié)主變壓器分接頭過程的后臺(tái)機(jī)顯示是否與現(xiàn)場(chǎng)一致，以及變壓器溫度的后臺(tái)機(jī)顯示是否正確。

該變電站外來站用電源的供電為10kV饋線，由于運(yùn)行年限較久，又存在設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備老化等問題，因此，也要對(duì)該開關(guān)柜進(jìn)行綜自改造。改進(jìn)開關(guān)本體及電纜出線的接地方式，選用帶有接地開關(guān)的開關(guān)柜，并對(duì)機(jī)械防誤操作相關(guān)措施加以完善。另外為了使電流互感器的絕緣水平與高壓開關(guān)柜使用工況相符，需更換為額定電壓12kV的電流互感器。

接地網(wǎng)屬于隱性工程，往往綜自改造只注意了接地電阻結(jié)果的檢測(cè)，但地網(wǎng)事故問題且屢有發(fā)生，因此必須高度重視。應(yīng)改造接地電阻超標(biāo)的地網(wǎng)，通過布置深井電極來加快雷電流釋放速度，增強(qiáng)防雷效應(yīng)。

2.2 二次設(shè)備改造

變電站綜自改造過程中，二次設(shè)備可靠性是必須考慮的問題，也是不可或缺，對(duì)其穩(wěn)定性要求更高，因此，需淘汰一部分質(zhì)量不可靠的設(shè)備，更換為性能更穩(wěn)定的設(shè)備，如繼電器、顯示燈等。

對(duì)相關(guān)二次回路進(jìn)行綜自改造，實(shí)現(xiàn)斷路器控制回路斷線、失去控制電源時(shí)的遠(yuǎn)方報(bào)警，并保留控制回路故障信號(hào)；重合閘裝置在遙控和當(dāng)?shù)夭僮骱祥l或跳閘后，重合閘電源相應(yīng)自動(dòng)投入或自動(dòng)斷開，重合閘放電回路則自動(dòng)斷開或自動(dòng)放電。

該變電站的直流系統(tǒng)有過多次改造，直流回路復(fù)雜，直流饋線混亂，且接線和標(biāo)識(shí)模糊、老化，存在著安全隱患，需更換直流系統(tǒng)，在改造時(shí)應(yīng)保證運(yùn)行中保護(hù)裝置的電源，防止直流短路、接地，還要加裝直流系統(tǒng)的接口電路板來實(shí)現(xiàn)向綜自后臺(tái)機(jī)的通信、報(bào)警功能。

2.3 通信及監(jiān)控系統(tǒng)改造

通過通信及信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站主要設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)以及綜合性自動(dòng)化功能是變電站綜自改造核心，因此需改造為較高標(biāo)準(zhǔn)的通信、監(jiān)控系統(tǒng)及相關(guān)配件，這是改造中應(yīng)加以重視的。

為正確反映站內(nèi)所有異常及事故信號(hào)，變電站原中央信號(hào)解除以后，必須將信號(hào)通過繼電器觸點(diǎn)提供給遠(yuǎn)動(dòng)遙信裝置，以實(shí)現(xiàn)遙信功能。要實(shí)現(xiàn)信號(hào)繼電器的復(fù)歸功能，必須全部將信號(hào)繼電器更換為帶有電動(dòng)復(fù)歸線圈及多組動(dòng)合觸點(diǎn)的靜態(tài)集成繼電器。信號(hào)繼電器更換為靜態(tài)繼電器以后，既可以通過信號(hào)繼電器上的復(fù)歸按鈕就地復(fù)歸，又可以通過將所有信號(hào)繼電器的電壓復(fù)歸線圈并聯(lián)后與監(jiān)控屏遙控執(zhí)行屏上信號(hào)復(fù)歸繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)全站信號(hào)的遙控總復(fù)歸。

3 500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造內(nèi)容

結(jié)合上文所述的整體綜自化改造方法，該500kV變電站具體改造內(nèi)容為：（1）電氣一次部分。增加主變中性點(diǎn)隔直裝置，將500kV 第四、五串設(shè)備全部更換為HGIS 設(shè)備，將第三串設(shè)備擴(kuò)建為完全串設(shè)備。更換相應(yīng)刀閘、電流互感器、電壓互感器、電容器組、斷路器等設(shè)備，并將220kV 2M 母線分段，增加分段開關(guān)及相關(guān)設(shè)備。（2）電氣二次部分。更換 500kV 所有設(shè)備的保護(hù)裝置，更換相應(yīng)保護(hù)屏，增加母差 I 保護(hù)的失靈功能，擴(kuò)容監(jiān)控系統(tǒng)及保信子站擴(kuò)容。（3）電源及其它部分。更換直流系統(tǒng)及整改直流回路，更換交流系統(tǒng)及整改交流回路，更換動(dòng)力箱、 端子箱、接口屏等設(shè)備。（4）保護(hù)通道部分。將220kV所有保護(hù)高頻通道改換為光纖通道，并加裝、更換相應(yīng)的通信設(shè)備、插件。

4 結(jié)語

通過配方所述的改造原則、方法及內(nèi)容，可增強(qiáng)該500kV變電站供電可靠性，改善電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，并為無人或少人值班奠定基礎(chǔ)，對(duì)類似工程的改造實(shí)踐具有一定的參考價(jià)值。另外，500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造涉及內(nèi)容較多，還需在工程實(shí)施中做好規(guī)劃、加強(qiáng)管理，以免影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張國(guó)志，賈煒.濮陽500 kV倉頡變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)改造[J].電力建設(shè)，2008，（8）.

[2]陳曉捷.泉州500kV變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)改造的設(shè)計(jì)探討[J].福建建設(shè)科技，2009，（5）.