淺析礦井66kV變電站數字化改造與實踐

摘 要：隨著電子技術突飛猛進的發展，數字化變電站的發展已由理論研究技術逐步推廣到實際應用。文章以鐵法能源有限責任公司供電部大興礦66kV變電站為例，闡述如何根據現有66kV、6kV設備的運行現狀，結合新一代IEC61850的國家規范標準，采取合適有效的數字化改造方案，使常規礦井變電站安全可靠地成功改造為數字化變電站運行。

關鍵詞：數字化變電站；保護測控裝置；信息共享

1 概述

鐵法能源有限責任公司供電部所管轄十三座高壓變電站，截止2011年有五座常規變電站更新改造為微機自動化變電站。2012年成功將常規的大興礦變電站改造為數字化變電站。其中數字化變電站與常規變電站主要區別是66kV設備、6kV設備的通訊接口差異較大。

施工改造前，結合大興礦變電站現運行66kV設備、6kV設備現狀，盡可能減少工程投資和工程量，結合新一代的IEC61850的國家規范標準，采取切實可行的數字化改造方案，使鐵煤集團大興礦66kV常規礦井變電站能安全可靠地過渡到數字化變電站，改造前多次通過實地考察，與廠家、施工單位等探討研究改造方案，機會十分成熟后施工。

2 改造參照的基本原則

此次大興礦井變電站數字化改造將設備分為過程層、間隔層、站控層三個層次，參照66kV電氣設備智能化、6kV設備集成網絡化的改造原則進行改造，參照IEC61850變電站綜合自動化系統的相關規范標準要求：過程層由室外智能操作箱內安裝的智能終端、合并單元裝置完成；間隔層主要由新安裝的保護、測控裝置以及其它設備完成；站控層是數字化變電站系統的監控中心，主要由后臺機監控、遠動通訊裝置、GPS定時等信息共同完成。整個礦井變電站工程的改造實踐中，應從技術、經濟等方面綜合考慮改造方案。

為了節省大興礦變電站數字化改造工程投資，變電站現運行的66kV電氣設備：如SF6斷路器、干式互感器、電動隔離開關、變壓器等大型性能滿足要求設備未進行更換。在室外66kV設備就地安裝智能操作箱，操作箱內安裝智能終端、合并單元裝置，再通過GOOSE網絡、IEC61850標準通訊協議，來完成站控層和間隔層間數據信息交互共享和互操作，實現整個變電站自動化系統中電氣量數據信息的實時采集。為實現不影響礦井正常生產條件下的改造，改造前我們經過多次考察，與設計人員研究制定非常周密的設計方案，確保變電站數字化改造工程安全可靠、高效穩定地順利完成。

3 改造后的主要優點

大興礦變電站經過數字化改造后的優點主要概括為以下三個方面：

（1）引進先進的本質安全型設備：無論從設備的設計容量、五防閉鎖、操作的安全可靠性，還是保護系統的精準度、可靠性、靈敏性等方面都得到提高，真正達到了本質安全型設備。

（2）二次系統接線簡單，方便施工，用光纜取代大量進戶二次電纜，節省投資，而且傳輸能力、抗干擾能力強，安全運行可靠性得到提高。

（3）實現了66kV、6kV設備的遠方控制；設置多套定值方案，滿足多種運行方式的要求；實時掌握變電站設備運行情況；實現了設備的“狀態檢修”，有效地提高了礦區電網的安全可靠運行。

4 改造的實踐方案

此次改造工程涉及專業較多、工程量較大，根據變電站現有66kV、6kV設備和系統的運行現狀，有計劃地制定階段性的改造實踐方案。

第一階段：66kV一次設備（過程層設備）改造

原有66kV一次設備如變壓器、SF6斷路器、電動隔離開關、干式互感器等不動，在室外就地安裝13個智能操作箱，在箱內安裝智能終端、合并單元裝置。采用智能終端來接收間隔層保護、測控裝置通過GOOSE網下發的斷路器或刀閘的分、合及閉鎖命令，然后轉換成相應的繼電器硬接點輸出。同時裝置能夠就地采集SF6斷路器、電動隔離開關以及變壓器本體等66kV一次設備的開關量狀態，并通過GOOSE網絡上送給保護和測控裝置。合并單元通過交流頭就地采樣信號，通過IEC61850協議發送給保護或者測控計量裝置，實現常規互感器的采樣。通過光纖網絡完成變電站站控層與間隔層間數據的交互共享，從而完成斷路器、隔離開關的分合操作。

第二階段：6kV二次設備（間隔層改造）改造。

鑒于IEC61850國家規范標準具有GOOSE通訊網絡輸入輸出功能的保護測控裝置，對常規變電站間隔層設備進行改造。即6kV二次設備間隔層的改造包括運轉室的保護、測控等智能設備和高壓室6kV開關柜兩部分的改造。一部分拆除了運轉室原有的保護、控制、信號等屏柜，新安裝了主變保護測控屏、線路保護測控屏、遠動通訊屏、電度表屏、光纖配線架屏、低壓屏、通訊屏等共計11面屏，原有的直流系統部分、消弧線圈控制屏進行移位。一部分拆除高壓室原來老式GG1A型開關柜，新安裝46臺KYN28型中置式開關柜。

KYN28型中置式開關柜采用雙重以太網結構通訊，各間隔層保護、測控裝置等設備與過程層設備間采用光纖結構互聯，間隔層設備通過光纖配線架轉接、尾纖、GOOSE網絡等實現過程層與間隔層設備間通訊，實現大興變電站系統中相關遙信、遙控、保護跳閘數據信息等快速傳輸和交互共享，不僅簡化了變電站二次系統結構，而且提高變電站自動化系統的可靠性。

第三階段：站控層的改造。

站控層中安裝兩臺工業計算機，一臺作為主機，一臺作為備用機，安裝遠動通訊管理機、網絡交換機以及GPS對時等，站控層和間隔層間按照報文規范格式通過以太網進行數據交互共享，完成整個變電站系統的實時監控和控制。

5 結束語

2012年鐵法能源有限責任公司供電部成功將66kV大興礦變電站升級改造為數字化變電站投入運行。實踐證明：此次改造共歷經79天時間全部完成，各種功能測試全部滿足要求，設備改造后運行至今約四年的時間，系統運行穩定、運行情況良好，達到改造的預期目標，實現了鐵法能源公司首座改造的數字化變電站，為其它66kV變電站的改造工作奠定基礎，明確了方向。

參考文獻

[1]陶蘇東.變電運行（110kV及以下）/國家電網公司生產技能人員職業能力培訓專用教材[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]高翔.數字化變電站應用技術[M].北京：中國電力出版社，2007.

作者簡介：田春苗（1976-），女，工程師，1998年畢業于吉林工業學校礦山機電專業，現任鐵煤集團供電部變電工區主任工程師職務。