工廠110kV變電站綜合自動化改造及運行經(jīng)驗之我見

袁哲

【摘 要】隨著變電站自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠110kV變電站內(nèi)的變電設(shè)施結(jié)構(gòu)也在不斷完善。工廠110kV變電站的綜合自動化改造，增強(qiáng)了系統(tǒng)運行功能的綜合性，促使變電站向著結(jié)構(gòu)合理化、監(jiān)控屏幕化和運轉(zhuǎn)智能化的方向發(fā)展，有助于從根本上解決工廠的供電安全問題。本文著重探討工廠110kV變電站綜合自動化改造的具體措施，并總結(jié)變電站綜合自動化改造和運行的相關(guān)經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】工廠110kV變電站；綜合自動化改造；運行經(jīng)驗

【中圖分類號】TM411+.4【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0344-02

傳統(tǒng)的工廠110kV變電站主要采用晶體管保護(hù)設(shè)施和微型機(jī)器設(shè)備。由于晶體管設(shè)備的使用年限較長，因此，在淘汰這種保護(hù)設(shè)備之后，變電站內(nèi)的各種設(shè)施紛紛出現(xiàn)老化、運轉(zhuǎn)失誤等現(xiàn)象，技術(shù)人員又難以在短時期內(nèi)找到適合替代晶體管的保護(hù)設(shè)備，導(dǎo)致很多工廠發(fā)生停電和停產(chǎn)等事故。這些事故對工廠生產(chǎn)活動的正常開展造成了很大影響，同時嚴(yán)重威脅著工廠的用電安全。在這種情況下，只有對工廠110kV變電站進(jìn)行綜合自動化改造，才能從根本上消除一系列妨礙生產(chǎn)順利進(jìn)行的因素，并保證供電設(shè)備的安全。

一、工廠110kV變電站的綜合自動化改造措施

化工企業(yè)的生產(chǎn)活動具有很強(qiáng)的連續(xù)性，這就決定了變電站內(nèi)二次設(shè)施的改造不能在全廠停電的條件下進(jìn)行。因此，技術(shù)人員采用了分批改造、轉(zhuǎn)移主要負(fù)荷和關(guān)閉局部電源的方式來改造相關(guān)設(shè)施。具體而言，工廠110kV變電站的綜合自動化改造措施包括如下幾點：

（一） 暫時保留主要的原有保護(hù)設(shè)備，將新的保護(hù)設(shè)備接入新增的綜合控制屏幕

將主要的變電保護(hù)設(shè)備、特定直徑的晶體管設(shè)備更換為集保護(hù)、測量、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程通信于一體的微機(jī)線路設(shè)備，新增一面主要變電保護(hù)屏幕和10KV保護(hù)屏幕，同時將重要的保護(hù)負(fù)荷轉(zhuǎn)移給新的保護(hù)測量裝置。各個變電設(shè)備單元采用微機(jī)控制與簡易手動控制相結(jié)合的控制方式，兩種控制方式彼此閉鎖。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，操作人員可以用手動的方式開啟斷路設(shè)備。手動設(shè)備主要包括隔離裝置的開關(guān)和接地刀。

（二） 取消原有的集合控制臺和集合控制柜

用計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的晶體管集合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站的電流電壓測量功能、重要信號預(yù)告功能和事故信號報警功能。由于原有的主要變電保護(hù)設(shè)備缺乏信息傳遞能力，因此，技術(shù)人員暫時利用接點將信號引入變電站后臺的控制系統(tǒng)。在工廠110kV變電站內(nèi)新增了音響預(yù)報裝置、中央控制設(shè)備和公共信息測量控制屏幕，將直流電源改為高頻率的開關(guān)系統(tǒng)。與原有蓄電池相比，新型蓄電池的容量更大，并具有自動通訊、跟蹤檢查等新式功能。

（三）完善主要保護(hù)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

主要保護(hù)設(shè)備包括制動保護(hù)設(shè)備、瓦斯保護(hù)設(shè)備以及本體保護(hù)設(shè)備等。線路保護(hù)系統(tǒng)的主要作用是為過流裝置、速斷裝置、重合閘門以及小電流裝置提供接地的保護(hù)。其中10kV的電容裝置為電壓偏大和電壓不足的裝置提供保護(hù)。取消原變電站中的110kV編程自投設(shè)備，增加一套新的計算機(jī)備用自投設(shè)備。同時，為了提高系統(tǒng)運行的可靠程度，將整個變電系統(tǒng)進(jìn)行雙網(wǎng)式改造，選取合適的控制單元支持硬件運行。兩個控制單元之間無須另行安排額外的切換軟件。為了減少變電站的占地面積，設(shè)計人員可以將兩臺控制單元與新增的衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計在一個屏幕中。

二、工廠110kV變電站綜合自動化運行結(jié)構(gòu)

經(jīng)過綜合自動化改造之后的工廠110kV變電站，采用了分層設(shè)置的集中屏幕系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可以被分為三層，即隔離層、通信層和站點控制層。

（一）隔離層

隔離層內(nèi)包括主要的變電保護(hù)設(shè)備及其測量系統(tǒng)、110kV線路測量和控制設(shè)備等集中組件。線路和電氣設(shè)備的測量和保護(hù)裝置被合為一體，安裝在變電站的主要控制室內(nèi)。

（二）通信層

綜合自動化的變電站實行網(wǎng)絡(luò)通信。網(wǎng)絡(luò)通信方便了站點控制層與隔離層之間的信息傳遞，節(jié)約了信息通訊的成本，提高了信息傳輸效率。

（三）站點控制層

站點控制層內(nèi)部的設(shè)備裝置較多，主要包括監(jiān)控設(shè)備主機(jī)、工程師站點、公司內(nèi)部調(diào)度管理設(shè)備以及遠(yuǎn)程聯(lián)動接口裝置。這些設(shè)備對工廠110kV變電站進(jìn)行運行監(jiān)管和中心控制。

在工廠110kV變電站內(nèi)還設(shè)有特殊的保護(hù)系統(tǒng)。在保護(hù)系統(tǒng)中，交流式的電流和電壓彼此獨立，各種設(shè)備的開關(guān)直接與裝置相連，確保測量和控制裝置在不與控制設(shè)施相連接時，仍然可以正常工作，同時各種保護(hù)設(shè)備也可以單獨開始或者停止運行。這種獨立構(gòu)造具有較強(qiáng)的可靠性，設(shè)備的故障只能影響到局部系統(tǒng)，而影響不到整個系統(tǒng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控設(shè)備會受到影響，但是系統(tǒng)中最重要的保護(hù)和監(jiān)控設(shè)施不會受到干擾。

工廠110kV變電站綜合自動化系統(tǒng)具有多重功能。系統(tǒng)內(nèi)的各種設(shè)備可以通過測量和控制裝置來收集和整理數(shù)據(jù)信息，而檢測系統(tǒng)通過收集信息，產(chǎn)生各種即時性的數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)庫的更新做準(zhǔn)備。檢測系統(tǒng)具有事故預(yù)測和報告功能、報警功能、重要事件記載功能以及事故經(jīng)過再現(xiàn)功能。斷路設(shè)備和主要變電設(shè)備具有控制壓力開關(guān)、管理系統(tǒng)、顯示畫面和打印材料等功能。此外，整個綜合自動化系統(tǒng)還可以診斷自身的故障，并進(jìn)行自我調(diào)整和恢復(fù)。

三、工廠110kV變電站綜合自動化運行經(jīng)驗

（一）設(shè)備選擇經(jīng)驗

技術(shù)改造人員在選擇設(shè)備時，應(yīng)當(dāng)充分考慮變電站系統(tǒng)運行的穩(wěn)定程度。設(shè)備裝置的穩(wěn)定性，會受到裝置制造原理和原件組裝方式的影響。如果組成某一裝置的元件不夠穩(wěn)定，那么整個裝置的可靠程度也不會很高。例如：某工廠110kV變電站采用的變壓線路控制元件和電容保護(hù)元件就經(jīng)常出現(xiàn)燒毀、黑屏、失效等現(xiàn)象，迫使系統(tǒng)保護(hù)裝置停止運轉(zhuǎn)，同時引發(fā)通信中斷和監(jiān)控裝置死機(jī)等事故。更換這些設(shè)備會增加工作人員的工作負(fù)擔(dān)，增大變電站運行成本，更重要的是，質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的變電保護(hù)設(shè)備可能引發(fā)安全事故。

（二）綜合維護(hù)經(jīng)驗

總結(jié)變電站維護(hù)工作經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，工廠110kV變電站裝置中，維護(hù)難度最大的就是通信設(shè)備。如果通信設(shè)備發(fā)生故障，整個系統(tǒng)的通信就會中斷，監(jiān)控裝置也可能會失靈。這種故障的主要表現(xiàn)形式為：后臺機(jī)器仍然能夠正常監(jiān)督系統(tǒng)工作，但是收集來的數(shù)據(jù)不能被刷新，系統(tǒng)下達(dá)的指令也不能被執(zhí)行，或者分層保護(hù)設(shè)備不能與通信設(shè)備進(jìn)行連接，后臺機(jī)器無法完成監(jiān)控任務(wù)。造成系統(tǒng)通信不暢的主要原因包括：計算機(jī)裝置硬件配置不科學(xué)、硬件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、通信規(guī)則不同的各種設(shè)備被安放在同一個系統(tǒng)中、計算機(jī)軟件編制程序不正確、抵抗電磁信號的保護(hù)設(shè)備失靈，等等。

（三） 日常檢查經(jīng)驗

變電站需要被定期維護(hù)。在日常維護(hù)過程中，技術(shù)人員要定期檢驗裝置性能。具體而言，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)查看設(shè)備的保護(hù)值變化情況、檢驗保護(hù)的采樣數(shù)值精確程度，以及檢驗保護(hù)的邏輯效果等，確定整個保護(hù)系統(tǒng)是否處于正常的工作狀態(tài)，以及能否及時地完成任務(wù)。

總結(jié)

當(dāng)今社會，信息科技和電力技術(shù)迅速發(fā)展。隨著一系列綜合自動化變電設(shè)備的出現(xiàn)，工廠110kV變電站的綜合運行水平也在逐步提高。近年來，我國相關(guān)電力部門出臺了變電站改造的新標(biāo)準(zhǔn)和新規(guī)范，促進(jìn)了工廠110kV變電站的綜合自動化改造。然而，相關(guān)的改造技術(shù)還不夠成熟，工廠110kV變電站的數(shù)字化和信息化水平也有待進(jìn)一步提高。技術(shù)改造人員要努力提高專業(yè)素質(zhì)，積累實踐經(jīng)驗，提出更加科學(xué)、合理的變電站改造方案，提升工廠110kV變電站運行的科學(xué)性和高效性。

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