變電站綜合自動化系統(tǒng)在大型化工廠中的應(yīng)用

張有祥(中國石油撫順石化公司熱電廠， 遼寧 撫順 113001)

變電站綜合自動化系統(tǒng)在大型化工廠中的應(yīng)用

張有祥(中國石油撫順石化公司熱電廠， 遼寧 撫順 113001)

結(jié)合某乙烯工程項目中電氣系統(tǒng)的概況及變電站綜合自動化在此項目中的應(yīng)用，介紹變電站綜合自動化在大型化工廠中多變電所實現(xiàn)集中監(jiān)控的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了無人值守和少人值守的變電站，提高電氣系統(tǒng)的自動化水平，降低了運行成本，確保了供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

變電站綜合自動化系統(tǒng);大型化工廠;無人值守變電所;自愈雙環(huán)網(wǎng)

0 引言

在大型化工廠中為提高供電質(zhì)量和降低建設(shè)成本，會設(shè)置多個變電所，傳統(tǒng)運行模式為多人值守、人工監(jiān)盤、人工操作、人工抄表等方式，變電站綜合自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人或少人值守、集中控制、自動記錄報警信息及自動抄表等功能。變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等將電氣系統(tǒng)運行所需要全部數(shù)據(jù)和信息，集中監(jiān)視和控制。變電站綜合自動化系統(tǒng)是基于微電子技術(shù)的智能電子裝置IED(Intelligent Electronic Device)和后臺控制系統(tǒng)所組成的變電站運行控制系統(tǒng)。在整個綜合自動化系統(tǒng)中會由多個IED組成，IED可以描述為在特定的通信接口下，由一個或多個處理器組成，能夠從外部源接收和傳輸數(shù)據(jù)或控制外部源的任何設(shè)備。變電站綜合自動化系統(tǒng)可以采集到齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計算機的計算能力和預(yù)先設(shè)計好的邏輯判斷功能，方便地監(jiān)視和控制全廠所有的電氣設(shè)備。

本文結(jié)合某乙烯工程項目中全廠電氣綜合自動化的設(shè)計，提出了在大型化工廠中變電站綜合自動化系統(tǒng)解決方案。

1 項目概況

該項目的供電系統(tǒng)是以66kV總變電所為中心，其66kV系統(tǒng)配電裝置采用GIS六氟化硫(SF6)組合電器，兩條母線為單母線分段運行方式，總變GIS組合電器設(shè)置18個開關(guān)間隔，設(shè)置八臺66/6.3kV、31.5MVA雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器，八臺主變壓器分列運行，每臺主變各帶該組母線全部負荷的50%； 6kV系統(tǒng)采用單母線分段接線型式，以雙回路放射方式向14個生產(chǎn)裝置供電，每一回路均可承擔(dān)該裝置100%的負荷。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

全廠只有總變電站設(shè)置為有人值守，其余變電所均無人值守。在總變設(shè)置一套監(jiān)控總站作為全廠電氣系統(tǒng)調(diào)度及監(jiān)控平臺，即變電站綜合自動化系統(tǒng)總站。其余的變配電所(包括總變電所)分別設(shè)置獨立的電氣自動化系統(tǒng)，作為變電站綜合自動化系統(tǒng)的子站。每個子站都有完善的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠獨立運行并滿足監(jiān)控要求。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分布分層式，整個系統(tǒng)分為設(shè)備層、間隔層、子站站控層、通訊管理層、總站站控層組成。在子站站控層、通訊管理層、總站站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，間隔層仍能獨立完成監(jiān)測和斷路器控制功能。

(1)設(shè)備層包括一次高壓設(shè)備的TV、TA、斷路器、隔離手車等一次設(shè)備。

(2)間隔層包括綜合保護裝置、測控裝置、自動裝置、不間斷電源(UPS)設(shè)備、EPS設(shè)備等一切帶有通訊接口的智能電子設(shè)備。間隔層裝置直接采集并處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)。

(3)子站站控層包括智能通訊管理機、遠動通訊管理機、子站站內(nèi)交換機等。負責(zé)間隔層數(shù)據(jù)采集后規(guī)約轉(zhuǎn)換、處理和轉(zhuǎn)發(fā)至總站站控層。同時下發(fā)總站站控層的下行控制命令。

(4)通訊層包括環(huán)網(wǎng)交換機、光纖網(wǎng)絡(luò)等，負責(zé)組成系統(tǒng)光纖自愈雙環(huán)網(wǎng)。

(5)總站站控層包括系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫)服務(wù)器、fe服務(wù)器、歷史服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高級應(yīng)用服務(wù)器、操作員工作站、五防工作站(含操作票專家系統(tǒng))、維護工程師站、報表工作站、綜合操作屏、遠動通信設(shè)備、視頻工作站及其配套設(shè)備等。總站站控層是各子站站控層功能合并后的集控中心，通過各子站站控層上傳的數(shù)據(jù)，完成分析、處理、顯示、報警、記錄、控制等功能，完成遠方數(shù)據(jù)通信以及下發(fā)控制命令等。

3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

(1)間隔層網(wǎng)絡(luò)采用RS-485串行現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信方式，在同一變配電室內(nèi)采用屏蔽雙絞線連接至子站站控層的通訊管理機。各子站變電所的6KV綜合保護裝置直接安裝在開關(guān)柜內(nèi)，每條總線上連接5-7臺設(shè)備以保證通訊速度。各子站的綜合自動化系統(tǒng)可分別于對應(yīng)的DCS控制系統(tǒng)進行通信，可以把與工藝相關(guān)的參數(shù)如電流、報警信息傳輸給DCS系統(tǒng)，完善DCS系統(tǒng)的各項參數(shù)。

(2)各子站之間采用光纖和光纖以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機組成光纖自愈雙環(huán)網(wǎng)，通過子站站控層的遠動通訊管理上傳至總站。選擇光纖傳輸具有距離遠、通訊率高、抗干擾強的優(yōu)點。采用自愈雙環(huán)網(wǎng)將各個子站通過兩根光纜貫穿連接，各子站接受上一子站的信息并攜同本站的信息轉(zhuǎn)發(fā)至下一子站，直至到總站后不在轉(zhuǎn)發(fā)，兩條光路從不同的方向開始發(fā)送，若某一段光路或者光端機出現(xiàn)故障，剩下的子站依然能夠和總站正常通訊，待故障消除后又繼續(xù)接受上一子站信息并發(fā)送，在這樣的結(jié)構(gòu)下整個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)環(huán)路的自診自愈。

(3)總變的66KV系統(tǒng)保護、測量、計量等設(shè)備集中組屏并配置雙以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，采用IEC870-5-104/103/TCP/IP的通訊規(guī)約進行網(wǎng)絡(luò)通訊。南總變總站站控層各服務(wù)器工作站之間采用以太網(wǎng)通訊，并采用A、B網(wǎng)雙網(wǎng)，保證通訊的可靠。

4 結(jié)語

化工廠內(nèi)對供電系統(tǒng)的安全性、可靠性都要求的極高，對于廠區(qū)面積大、多變電所的項目變電站綜合自動化系統(tǒng)是電氣監(jiān)控的首選，在項目內(nèi)設(shè)置功能完善、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的自動化系統(tǒng)，保證的電氣系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟的運行，多變電所的項目減少了值守人員的數(shù)量，降低了供配電系統(tǒng)的運行成本，擴大了監(jiān)控范圍，提供了供電質(zhì)量。