220 kV變電站智能化改造方案分析

鄧敬華，董正坤，丁少平

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)和支撐。通過變電站智能化升級(jí)改造，可以實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)維成本的降低，優(yōu)化資源配置，提升運(yùn)行指標(biāo)。

1 概述

石家莊供電公司安托220 kV變電站自上而下分為站控層、間隔層、過程層。考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如果完全按智能化變電站標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該變電站進(jìn)行改造，必將對(duì)原有的通信網(wǎng)絡(luò)，電纜線路、綜合自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行顛覆性改造，存在資金投入大、改造周期長(zhǎng)、停電范圍廣等諸多問題，尤其是對(duì)一些剛進(jìn)行完設(shè)備更換及綜合自動(dòng)化改造的變電站，新設(shè)備還沒有產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益就更換，勢(shì)必造成資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，有效地利用現(xiàn)有設(shè)備、最大限度地減少投資和工程量，充分發(fā)揮智能化變電站的優(yōu)點(diǎn)，是變電站智能化改造必須優(yōu)先考慮的問題[1]。

1.1 一次設(shè)備情況

3臺(tái)主變壓器均為普通三繞組強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器；220 kV高壓斷路器型號(hào)為3AQ1EE-252W(5臺(tái))、ABB HPL245B1(1臺(tái))、LW25-252(1臺(tái))；110 kV高壓斷路器型號(hào)GL312-145(13臺(tái))、LW30-126(1臺(tái))。

1.2 二次設(shè)備情況

該變電站自動(dòng)化系統(tǒng)為RCS-9700系統(tǒng)，目前該站二次設(shè)備配置如下：

a.站控層監(jiān)控后臺(tái)采用Windows操作系統(tǒng)，五防機(jī)為優(yōu)特產(chǎn)品，遠(yuǎn)動(dòng)裝置為RCS-9698D,對(duì)時(shí)裝置為RCS-9785C。

b.間隔層采用網(wǎng)絡(luò)103規(guī)約，測(cè)控為RCS-97XXC系列，低壓保護(hù)為RCS-96XXB型保護(hù)裝置，通過RCS-9782通信轉(zhuǎn)換后接入監(jiān)控網(wǎng)，高壓保護(hù)為RCS-900系列產(chǎn)品，直接接入監(jiān)控網(wǎng)。其他廠家裝置通過規(guī)約轉(zhuǎn)換器RCS-9794轉(zhuǎn)換后接入監(jiān)控網(wǎng)。

2 變電站改造方案及實(shí)施

石家莊供電公司安托220 kV變電站為2005年建成的綜合自動(dòng)化變電站，全站一、二次設(shè)備狀態(tài)均良好。考慮成本問題和該站是河北省南部電網(wǎng)第一個(gè)智能化改造站，一次設(shè)備改造采用加裝智能終端的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，二次設(shè)備改造采取保留傳統(tǒng)二次回路，即過程層、間隔層改造暫不進(jìn)行改造，只對(duì)站控層進(jìn)行改造的方案。

2.1 改造方案

2.1.1 一次設(shè)備

對(duì)該變電站主變壓器、220 kV斷路器以及110 kV斷路器，采用數(shù)據(jù)采集精度、頻率滿足要求，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并具備網(wǎng)絡(luò)方式送出等功能的智能組件作為輔助設(shè)備，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一次設(shè)備智能化的改造，即智能終端。智能終端同時(shí)具備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能單元，完成主要一次設(shè)備狀態(tài)的綜合分析評(píng)價(jià)[2]。因?yàn)橐淮卧O(shè)備的信號(hào)、遙控、設(shè)備狀態(tài)信息、表計(jì)壓力等信息采集通過電纜連接到斷路器內(nèi)，所以一次智能終端安裝在開關(guān)柜內(nèi)。

2.1.2 二次設(shè)備

站控層后臺(tái)升級(jí)為PCS-9700系統(tǒng)，要求UNIX操作系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)裝置升級(jí)為RCS-9698H，對(duì)時(shí)裝置升級(jí)為RCS-9785D[2]。

間隔層測(cè)控裝置RCS-97XXC裝置通過更換CPU插件和升級(jí)液晶程序的方法升級(jí)為支持IEC61850規(guī)約的最新版本[3]；高壓保護(hù)通過更換CPU插件的方法升級(jí)為最新版本；RCS-96XXB型裝置直接更換為RCS-96XXC型裝置。

2.2 改造方案的實(shí)施

針對(duì)一、二次設(shè)備的改造采用逐個(gè)間隔停電的方法進(jìn)行改造，要求不影響正在運(yùn)行設(shè)備的安全。新裝置的操作在新系統(tǒng)中進(jìn)行，舊裝置的操作在舊系統(tǒng)中進(jìn)行。

在遠(yuǎn)動(dòng)裝置改造過程中，為遠(yuǎn)動(dòng)裝置主站增加一個(gè)通道，新間隔數(shù)據(jù)通過新通道報(bào)送調(diào)度，舊間隔數(shù)據(jù)通過舊通道報(bào)送調(diào)度，新遠(yuǎn)動(dòng)裝置開始需要配置完成的遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表，隨著改造間隔的增加逐步進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)。這種方式安全性好，不影響已運(yùn)行遠(yuǎn)動(dòng)操作，且新遠(yuǎn)動(dòng)對(duì)點(diǎn)過程同新建間隔相同[4]。

在五防改造過程中，一直保護(hù)舊五防系統(tǒng)運(yùn)行，新五防系統(tǒng)逐間隔組態(tài)，新舊后臺(tái)通過舊五防機(jī)通信規(guī)約把所有遙信、遙測(cè)點(diǎn)傳送到舊五防機(jī)。該方案需要新后臺(tái)采用指定規(guī)約發(fā)數(shù)據(jù)到舊五防機(jī)，從新后臺(tái)接收所有裝置數(shù)據(jù)。

3 改造效果

a.該站現(xiàn)運(yùn)行的一次設(shè)備有許多為其他變電站更換下來(lái)的設(shè)備，設(shè)備老舊，故障率較高。通過建設(shè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，提前進(jìn)行檢修，大大減少了設(shè)備帶缺陷運(yùn)行的概率，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

b.該站改造前監(jiān)控系統(tǒng)為常規(guī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，按時(shí)序進(jìn)行故障信息顯示，數(shù)據(jù)量大，值班員分析故障點(diǎn)難度大，時(shí)間長(zhǎng)。通過增加信息分層分類優(yōu)化處理；智能告警及事故信息綜合分析決策等高級(jí)應(yīng)用功能，減少了故障時(shí)值班員的事故分析工作量，縮短了故障分析時(shí)間，提高了故障分析準(zhǔn)確率。

c.該站改造前火災(zāi)報(bào)警、視頻監(jiān)視、脈沖電網(wǎng)等系統(tǒng)均獨(dú)立運(yùn)行，幾個(gè)系統(tǒng)之間缺少聯(lián)系，不能做到系統(tǒng)間的互動(dòng)。通過建設(shè)智能生產(chǎn)輔助管理系統(tǒng)，不僅增加了環(huán)境動(dòng)力檢測(cè)、采暖通風(fēng)自動(dòng)控制等功能，而且將各個(gè)生產(chǎn)輔助子系統(tǒng)有機(jī)的聯(lián)系在一起，建立各個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)相互聯(lián)動(dòng)。

d.該站改造前監(jiān)控系統(tǒng)不能對(duì)UPS、380 V站用交流電源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)站用直流系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)也僅限于部分開關(guān)量輸入。建設(shè)交直流一體化電源系統(tǒng)后，將220 V直流、UPS、380 V交流等站用電源系統(tǒng)納入統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)，完成站用電源系統(tǒng)的電流、電壓、頻率以及主要饋線工況的監(jiān)測(cè)，并由交直流一體化監(jiān)控平臺(tái)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)目前智能化變電站的發(fā)展情況，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮到智能一次設(shè)備造價(jià)、資源與成本問題，該變電站只對(duì)站控層進(jìn)行了智能化改造。以后新建智能化變電站站控層將實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)控平臺(tái)搭建、在線監(jiān)測(cè)、視頻輔助系統(tǒng)接入監(jiān)控，過程層實(shí)現(xiàn)GOOSE跳閘，采用SV實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能終端下放到一次設(shè)備附近，順序控制智能報(bào)警，站域控制等高級(jí)應(yīng)用，將簡(jiǎn)化工作程序，進(jìn)一步提高工作效率，使智能化改造更加徹底。

[1] Q/GDW 383-2009，智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S]．

[2] 施 婕，艾 芊．智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的若干關(guān)鍵技術(shù)問題研究[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009(19)：1-4．

[3] IEC 61850-2002，變電站通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)系列標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[4] 賈 巍，曹津平，李 偉．?dāng)?shù)字化變電站中過程層的技術(shù)研究[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備，2008，28(10)：71-74．

本文責(zé)任編輯：楊秀敏