某工廠6kV配電自動化系統改造與優化

摘要：由于電力系統的快速發展對工廠的配電自動化不斷提出更高要求，淘汰技術落后、老舊產品，提高供電系統穩定性和可靠性是該工廠配電系統的一項重要任務，這一目標的實現則體現在配電自動化系統的產品升級與更完善、先進的配電自動化系統架構及系統功能性的增強。

關鍵字；配電系統；改造；自動化系統；優化

0 引言

隨著經濟社會的發展，該工廠生產規模不斷擴大，對電力負荷需求也在不斷擴大和發展，進而對該工廠的配電系統可靠性和配電自動化產品都提出了越來越高的要求。該工廠轄區內共有8座6kV開閉所，其中個別站所已服役逾12余年，配電自動化產品在技術層面上已經屬于淘汰落后產品，為了提高該工廠6kV配電自動化系統運行穩定性、可靠性和自動化水平，通過近一個月時間的調研，針對在以往運行暴露的問題，提出了配電自動化系統改造與優化方案，力爭用最小的投資換取最大的技術進步是改造的最終目標，但考慮到生產經營安排、經濟效益等諸多因素，不可能對其進行完全的技術革新。鑒于此，我們提出的改造方案是針對其現有技術淘汰落后、暴露問題多、亟需改造的站所配電自動化產品，這些則是未來一段時間內的主要工作任務。因此，本文僅對6kV配電自動化系統的改造方案介紹如下。

1 改造前配電自動化系統架構

以6kV中心配電所為例，實施改造前，中心配電站采用南京某公司的NAS系列配電自動化系統。該自動化系統拓撲結構采用分層分布式現場總線結構，分為站控層和間隔層2層。站控層主要包括操作員工作站、遠動工作站等；間隔層主要由配電自動化設備組成，配電自動化設備按電氣間隔配置，安裝在間隔二次設備小室內。改造前每座開閉所均配置自動化系統站控柜，配置站所配電自動化系統。其余開閉所均通過光纖通道向中心配電所傳送所內遙測遙信信息。

2 改造前的主要遺留、暴露問題

（1）由于該廠8座變電所均經過分期擴建，不同期采用的配電自動化設備雖為同一廠家生產，但型號不同，而且型號較多。這樣就造成不便于站內配電自動化設備備件的統一配備與相互更換利用，也給運維人員帶來了不便，對運維人員提出更高要求。

（2）8座變電所內綜保裝置共108臺，其中近兩年擴建新投運的13臺最新配電自動化產品TDR系列運行穩定；其余95臺NAS系列型號的配電自動化產品均為10余年前早期產品，目前已屬于淘汰落后產品，它們的人機對話界面十分不友好，運行維護不方便。經過10余年的不間斷運行，產品硬件老化，經常出現電源、人機對話、通信等插件損壞，由此導致不受理遙控命令、通信中斷等眾多問題，增加了運維人員的維護工作量，降低了系統的可靠性，增加了工作成本。

（3）NAS配電自動化系統基于上一代現場總線的通信方式，通信速率低，而且串口服務器由于經過近10年的長期運行，環境因素等導致硬件老化現象嚴重，故障率增高，通信中斷頻繁，且運行維護相當不便，對運維人員提出更高要求。

（4）NAS配電自動化系統工作站硬件配置較低，內存為256MB，硬盤為60GB，運行速度較慢；加之經過近10年的長期運行，環境因素等硬件老化現象嚴重，工作站頻繁重啟，故障率高。

（5）NAS配電自動化系統數據庫工具、圖形編輯工具和報表編制工具性能較弱，人機對話界面不友好，使用很不方便，維護工作效率低；且目前的系統不支持OPC接口，無法將企業ERP系統所需用電量等數據上傳至企業服務器，對成本核算造成影響。

3 改造的目標與原則

配電自動化系統改造是一項復雜、綜合、多樣性的工程，涉及到對8座開閉所內大量設備停電，如果計劃不合理，必將對生產造成影響，進而造成經濟損失并使配電自動化系統的改造難以達到預期目標。針對該廠開閉所配電自動化系統的實際情況與暴露的問題，盡量利用既有設備，有效減少施工和調試工作量，制定了以下改造目標與原則。

（1）配合該廠生產計劃及運維部門制定詳細系統改造計劃，完成階段停電及應急預案，實行工作票制度，謹防改造過程中突發情況對生產造成影響，進而造成經濟損失。開閉所的重要性決定其不可能在全所停電的運行工況下進行配電自動化系統改造工作。系統改造必然是老系統逐步退出運行、新系統逐步投入運行的階段過程。

（2）將8座開閉所內各自電源進線共計16臺NAS系列的落后淘汰產品逐步改造為TDR系列新型配電自動化產品。由于新舊產品為同一公司產品，產品開孔尺寸、背板布置等都基本一致，技術人員改造實施起來好操作。同時將原有NAS系列串口服務器更換為TDC系列通信工作站。該通信工作站作為現場總線的數據中樞，采用32位RISC CPU架構，負責實現協議轉換，可實現高速處理通信數據，支持串行RS232/RS485、以太網等接口。

（3）更改原有系統拓撲結構，分為站控層，通信層和間隔層3層。以中心配電所改造后的系統架構為例如圖1。在原來的系統拓撲結構上增加了通信層。改造后的現場總線通信方式分為串口總線形式和工業以太網兩種通信方式。本次改造在站控層全部用百兆工業以太網代替以往的現場總線，通信速率高，穩定性可靠性更高，運行維護方便。

圖1 中心配電所改造后的系統結構示意圖

（6）通信電纜，一是利用既有有通信電纜與未改造NAS系統自動化產品通信，二改造的TDR系列自動化產品需敷設以太網通信電纜，所以遠動工作站的調試組態工作相對復雜，數據庫內容要重新定義且點號內容須與改造前保持一致。

（7）將配電自動化系統工作站升級為高配置的工作站，提高硬件性能。NAS自動化系統更換為人機界面易于維護的TV8系統。中心配電所設置調度值班室，其余7座開閉內四遙信息通過光纖環網遠傳至中心配電所配電自動化系統，實現無人值守。

4 改造的難點及解決辦法

（1）配電自動化產品改造時，改造柜內可能會有運行的設備和回路，且該廠開閉所經過多期擴建，圖紙與實際接線可能不符，所以改造施工時存在技術人員觸電、誤碰、誤拆接線造成誤動等安全隱患。為此，采取改造前先查清實際接線情況，將改造柜內無需改造設備及端子用絕緣膠布封好隔離，并對要改造的產品端子進行驗電，確保技術人員在一個有效隔離、安全的環境下進行改造工作。

（2）本次改造需要對整個系統拓撲結構進行改造，所以需要在改造前了解每個開閉所原有通信情況并做好記錄。且本次改造需敷設以太網總線通信電纜，由于在敷設通信電纜時需要穿過電纜溝槽，須做好安全措施，確保技術人員在一個有效隔離、安全的環境下進行敷設。

（3）本次改造涉及通信工作站，每個開閉所通信系統須重新組態，自動化系統數據庫、畫面都需重新組態定義，工作量很大。采取一對一的改造方式，由于各個開閉所情況類似，所以改造完一個后，剩下的相對比較容易。

（4）遙控試驗的安全風險較大，若安全措施不到位，可能誤控其他設備，造成經濟損失。本次自動化系統改造做遙控試驗時，安全措施是采用遠方就地轉換把手切換到就地或出口硬壓板全部退出方式閉鎖非調試間隔的。所以，這種硬閉鎖的試驗方式減小了誤控其他設備的可能性。

5 結束語

該廠8座開閉所配電自動化系統改造后，運行可靠性明顯提高，有效提高供電的穩定性和可靠性，提高運行管理水平，減少維護量和值班人員的工作強度，經濟性及運行性能達到了預期的效果。

參考文獻：

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