微機網絡控制技術在煤礦變電站自動化改造中的應用

趙靜

開灤雞冠山110KV變電站始建于上世紀80年代，設備維護及更新的工作量和費用逐年上升；保護控制元件型號陳舊，動作的可靠性、選擇性和靈敏性都與現代的微機綜合保護裝置無法比擬，與上下級電網的微機保護配合困難；信息傳遞遠不能滿足自動化生產的要求。本文結合開灤雞冠山110KV變電站技術改造過程，討論煤礦變電站的自動化改造與設計。

一、變電站現狀

1.主接線方式及主要一次設備

（1）110kV側為雙母線接線，2路電源進線、2路主變出線。主變壓器2臺，型號為SFZ10-63000MVA，接線方式為Yn/Yn0，電壓為110/38.5kV。(2) 35kV側為雙母線接線，采用LW8-40.5SF6開關，有線路9條，另有3臺35/6KV的變壓器。

2.保護控制及自動裝置現狀

(1)公用部分。主控回路及中央信號采用的是70年代的弱電選控裝置。包括2臺主變壓器SFZ10-63000MVA、兩條110kV線路和9條35kV線路的控制、測量及中央信號，另外系統還配置有110kV母差保護裝置、故障錄波器、同期裝置、35kV小電流接地裝置、低周減載裝置等。(2)主變壓器保護配置。采用電磁式繼電器元件構成各類電氣保護。主變差動保護由電磁式LCD-4型差動繼電器及其相關回路構成；主變重瓦斯繼電器動作于兩側開關，輕瓦斯發出告警信號；零序電壓閉鎖零序電流保護；35kV復合電壓閉鎖過流保護及過負荷保護等。(3)線路保護配置。110kV線路分別由WXB-01B、WXB-51C或LH-11型電磁式繼電器構成相間、接地、距離和零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段電流保護。35kV線路均為分立元件電磁式保護裝置設置過流、速斷、重合閘保護。

3.其他

(1)計量部分。設有110kV線路電度表屏、主變電度表屏、35kV線路電度表屏，其中部分電度表已更換為單輸出式脈沖數字電度表。(2)站用配電屏及直流屏各一套。

二、改造的基本思路

此變電站運行方式基本固定，擬建立新型的中央控制系統，實現全站自動化，實現網絡監控，以降低運行成本。

1.基本原則

(1)經過改造，全站設備達到行業領先水平，控制保護實現微機自動化。(2)利用原有設備進行技術改造。(3)盡可能降低改造成本，實現“四遙”等各項功能。

2.基本構想

結合目前國內自動化技術的發展水平，基于上述基本原則，提出以下基本構想：

(1）新建一套GNP300型變電站微機綜合自動化控制系統。(2)所有110KV一次設備全部更新，110KV少油開關更新為LW24-126型SF6斷路器。新建一套全網五防系統和自動開票系統。(3)組建站內自動化系統以及相應的分布式通信網絡。(4)拆除原直流設備屏3塊，更換為體積小、容量大的DMP-6000直流系統。(5)更新站用電屏3塊。

三、技術和功能要求

1.總的要求

微機設備與網絡通信技術相結合，實現對變電站運行自動監控，要求設備質量可靠，技術先進；軟件功能齊全，人機界面靈活、組屏合理。

（1）間隔層：完成對現場一次設備信號的采集、保護及測控功能，其功能的實現不依賴于通訊層及站控層。以站內一次設備間隔(1臺變壓器或1條線路)為基本單元，構成分散式間隔層，每個間隔層相對獨立，所含元件應具有多項功能。例如對于一條110kV線路，自動化系統中相對應的元件不僅可以實現線路的主保護、后備保護和三相一次重合閘，也要具備線路的控制、測量、信號、事故追憶以及測距等功能。（2）通信層：實現多種遠動標準規約的在線轉換，完成對全系統不同廠家一次設備和總控單元的互聯；多管理機配置方式，可以多機互為熱備用。各間隔層通過站內通信網互聯，并與站控層聯結組成分布式通信網絡。（3）站控層：完成變電站與調度及當地監控之間的信息傳送，當地監控則完成全站信息分類、管理、存儲。站控層是自動化系統的核心，它通過站內通信網管理全站的間隔層并顯示、打印有關信息，進行開關操作，并在事故及異常情況下報警。

后臺監控部分應能支持多站數據庫，可使用不同的接口和規約傳送不同的信息。

2.對保護及自動裝置的要求

所有新增加的保護及自動裝置，其元件及功能應相對獨立，具有很高的可靠性并符合電力系統有關的反措規定，也必須是經現場運行表明其性能指標均達到要求的微機型設備。

裝置的類型配置應滿足該站的實際需要，并符合DL400—91《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的有關規定。各類定值均可獨立整定(包括就地和遠方兩種操作方式)。各類信號的復歸具有就地和遠方兩種手段。動作出口回路中分別設軟壓板和硬壓板。

3.對站用電和直流電源的要求

盡可能簡化站用電回路，但不能降低其工作可靠性。可靠性高、體積小、占用屏位少為直流設備選型的必要條件，同時要求其微機化控制能夠進入站內通信網運行。

4.對站控層的功能要求

四、改造后的效果

改造后，系統能實現對變電站全站電氣系統的模擬量、數據量、開關量、脈沖量、溫度量、保護信息等的數據采集、計算、判別、報警、事件順序記錄、報表統計、曲線分析并根據需要向現場保護測控單元層發布命令，實現對電氣設備的控制和調節。實現了變電站的遙測、遙信、遙控遙調功能，降低了誤操作的風險。并能與上級電網調度指揮系統進行以太網通訊，提高了系統運行的安全性，部分崗位實現了無人值守，減年運行人工成本。

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