成莊110kV變電站保護(hù)無(wú)縫式升級(jí)改造

摘要：分析了成莊110 kV變電站第一代微機(jī)保護(hù)裝置存在的問(wèn)題，詳細(xì)闡述了成莊110 kV變電站保護(hù)的升級(jí)改造方案，不但解決了第一代微機(jī)保護(hù)裝置由于設(shè)備老化引發(fā)的各種問(wèn)題，提升了繼電保護(hù)裝置的性能，而且為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了可靠保障。

關(guān)鍵詞：設(shè)備老化;保護(hù)升級(jí)改造;掏芯更換

0 引言

成莊110 kV變電站是晉煤集團(tuán)供電分公司成莊區(qū)域供電網(wǎng)絡(luò)的樞紐變電站，擔(dān)負(fù)著為老區(qū)三礦、機(jī)關(guān)及成莊高瓦斯礦井供電的任務(wù)，站內(nèi)110 kV進(jìn)出線開(kāi)關(guān)及變壓器的繼電保護(hù)裝置都是2005年集團(tuán)公司投入運(yùn)行的第一代微機(jī)保護(hù)裝置。針對(duì)成莊110 kV變電站綜自設(shè)備老化的問(wèn)題，成莊工區(qū)于2018年對(duì)站內(nèi)進(jìn)出線保護(hù)及測(cè)控裝置、主變保護(hù)及測(cè)控裝置、通信裝置、后臺(tái)監(jiān)控機(jī)、五防機(jī)等進(jìn)行了升級(jí)改造。根據(jù)晉城市地調(diào)對(duì)停電時(shí)間的管控要求，結(jié)合公司狀態(tài)化檢修的相關(guān)要求，由于高瓦斯礦井負(fù)荷不可能同一時(shí)間停電，因此，成莊110 kV變電站綜自設(shè)備升級(jí)改造時(shí)，不再大規(guī)模進(jìn)行整屏更換，而是保留原站內(nèi)保護(hù)屏柜和端子排等，只對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行“掏芯”更換以及進(jìn)行必要的二次布線，保持原有屏柜殼體不動(dòng)。此次改造項(xiàng)目首次由成莊工區(qū)本部人員獨(dú)立完成，不僅縮短了線路停電時(shí)間，降低了單回路供電運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，提升了電網(wǎng)安全運(yùn)行的能力，還節(jié)省了人力、物力，降低了設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本。

1 第一代微機(jī)保護(hù)裝置存在的問(wèn)題

第一代微機(jī)保護(hù)裝置在日常運(yùn)行中存在以下問(wèn)題：（1）保護(hù)裝置經(jīng)常死機(jī);（2）站內(nèi)通信通道經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致站內(nèi)信號(hào)不能及時(shí)上傳至后臺(tái);（3）超過(guò)使用壽命，設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 110 kV變電站保護(hù)升級(jí)改造方案

本次110 kV變電站保護(hù)升級(jí)結(jié)合了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)技術(shù)改造，有效縮短了變電站停電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了改造效益最大化。

2.1? ? 新保護(hù)裝置在改造前進(jìn)行單體交接試驗(yàn)

一般新保護(hù)裝置到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，等待線路停電，做好安全措施，將其安裝到相應(yīng)的保護(hù)屏內(nèi)，才開(kāi)始新保護(hù)裝置帶電試驗(yàn)和交接試驗(yàn)，這種方式存在以下問(wèn)題：

（1）如果保護(hù)裝置內(nèi)部軟件程序或背板等存在異常或故障，則需要重新拆下來(lái)更換;

（2）安裝好后，按照保護(hù)裝置交接試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，停電時(shí)間比較長(zhǎng)。

站內(nèi)110 kV系統(tǒng)的進(jìn)出線開(kāi)關(guān)涉及的停電范圍比較大，且必須根據(jù)晉城市地調(diào)審批的停電時(shí)間及時(shí)恢復(fù)供電，所以時(shí)間緊，任務(wù)重，為使現(xiàn)場(chǎng)安全、穩(wěn)定、有效地開(kāi)展改造工作，同時(shí)，為了避免出現(xiàn)上述問(wèn)題，我們?cè)诰C自設(shè)備改造前，將新保護(hù)裝置提前進(jìn)行了單體交接試驗(yàn)，一方面檢測(cè)設(shè)備的完好情況，另一方面提前完成保護(hù)裝置的部分交接試驗(yàn)工作，盡可能縮短停電時(shí)間。

2.2? ? 提前通過(guò)背板比對(duì)，掌握關(guān)鍵點(diǎn)

根據(jù)出廠資料和設(shè)備外觀，提前對(duì)新舊保護(hù)裝置的尺寸、安裝方式、插件背板進(jìn)行比對(duì)，將新舊保護(hù)裝置的不同插件的相似功能和不同功能都梳理清楚，掌握關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不一致的部位提前進(jìn)行調(diào)整。

以成中I回154開(kāi)關(guān)為例，舊保護(hù)裝置RCS-943的插件背板參數(shù)如表1所示，新保護(hù)裝置PCS-943AM的插件背板參數(shù)如表2所示。

舊保護(hù)裝置背板有8塊，分別為01號(hào)槽位直流插件、02號(hào)槽位交流插件、04號(hào)槽位CPU插件、05號(hào)槽位通信插件、06號(hào)槽位24 V光耦插件、09號(hào)槽位跳閘出口插件、B號(hào)槽位操作回路插件、E號(hào)槽位電壓切換插件。

新保護(hù)裝置背板有10塊，分別為01號(hào)槽位管理及監(jiān)視插件、02/03號(hào)槽位交流輸入插件、04號(hào)槽位保護(hù)計(jì)算及故障檢測(cè)插件、05號(hào)槽位保護(hù)通道插件、08號(hào)槽位開(kāi)關(guān)量輸入插件、10號(hào)槽位開(kāi)關(guān)量輸出插件、11號(hào)槽位開(kāi)關(guān)量輸出插件、13號(hào)槽位操作回路插件、15號(hào)槽位壓切回路插件、P1號(hào)槽位電源管理插件。

新舊保護(hù)裝置的特點(diǎn)分別為：

（1）新裝置的01號(hào)槽位管理及監(jiān)視插件與舊裝置的05號(hào)槽位通信插件都具有通信、時(shí)鐘同步和打印功能，但是通信的方式不同，舊裝置采用的是串口485通信方式，新裝置采用的是以太網(wǎng)口通信方式，用網(wǎng)線直接與主控室的11#公用測(cè)控屏的交換機(jī)進(jìn)行連接，形成雙網(wǎng)通信。

（2）新裝置的02/03號(hào)槽位交流輸入插件與舊裝置的02號(hào)槽位交流插件的功能、端子定義一樣。

（3）新裝置的10號(hào)槽位開(kāi)關(guān)量輸出插件是新增的功能插件，其主要作用是提供通道異常、遠(yuǎn)傳、手合、閉重的無(wú)源節(jié)點(diǎn)。為了以后使用方便，本次改造需要把新增功能引出至端子排。

（4）新裝置的08號(hào)槽位、11號(hào)槽位、13號(hào)槽位、15號(hào)槽位分別與舊裝置的06號(hào)槽位、09號(hào)槽位、B號(hào)槽位、E號(hào)槽位的插件功能、端子定義基本上一致，除了個(gè)別端子的定義不同，且現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際未使用。

（5）新裝置的P1號(hào)槽位電源管理插件與舊裝置的01號(hào)槽位電源插件功能一樣，但是新裝置還提供兩對(duì)裝置輸出的閉鎖和報(bào)警空接點(diǎn)，新裝置的開(kāi)關(guān)量輸出插件上也提供了此功能接點(diǎn)，需要注意的是，新裝置的P1板的08號(hào)端子光耦24 V電源負(fù)極與08號(hào)槽位開(kāi)關(guān)量輸入插件的15號(hào)端子上的24 V光耦要短接。

根據(jù)檢修人員的現(xiàn)場(chǎng)梳理情況進(jìn)行功能接線，保留相似功能的裝置把線，進(jìn)一步縮短了線路的停電時(shí)間。

2.3? ? 保護(hù)裝置“掏芯”更換

本次改造不再大規(guī)模進(jìn)行保護(hù)裝置的整屏更換，而是提前對(duì)新舊裝置的二次接線進(jìn)行摸排，對(duì)新裝置的背板接線進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)模擬量、部分背板的功能一樣，或者缺少一小部分功能，提前將缺少的二次接線焊接至新背板插件上，保留功能一樣的外部二次接線，改造現(xiàn)場(chǎng)只需要將舊裝置拆除，保留舊把線，將舊把線接入新裝置對(duì)應(yīng)的位置，為新設(shè)備的投運(yùn)爭(zhēng)取了時(shí)間，使得保護(hù)改造工作快速、有序開(kāi)展。

2.4? ? 通信先行

舊保護(hù)裝置采用485和WORDFIP總線通信方式，新保護(hù)裝置采用網(wǎng)口通信方式，根據(jù)改造工作的部署要求，在改造前將所需要增加的交換機(jī)通信設(shè)備按照接至保護(hù)屏或保護(hù)柜的合適空間，提前布置好改造間隔的網(wǎng)線，完成校線等工作，在新設(shè)備就位后，裝置一上電，就能直接調(diào)試通信、調(diào)試后臺(tái)，達(dá)到新設(shè)備、通信同時(shí)投運(yùn)，同時(shí)驗(yàn)收的目的。

結(jié)合煤礦供電系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)成莊區(qū)域的源頭110 kV系統(tǒng)和35 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化，制定了綜自設(shè)備改造方案，工區(qū)檢修人員獨(dú)立完成了所有保護(hù)裝置的安裝、配線等工作，成莊110 kV變電站的綜自設(shè)備的升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)了停電時(shí)間短、以最小工作量實(shí)現(xiàn)改造工作效益最大化的目標(biāo)。此次改造引進(jìn)了新設(shè)備、新技術(shù)，不但解決了第一代微機(jī)保護(hù)裝置由于設(shè)備老化引發(fā)的各種問(wèn)題，提升了繼電保護(hù)裝置的性能，而且為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了可靠保障，為企業(yè)安全穩(wěn)定供電打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

110 kV變電站的軟硬件設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，常因各種因素的干擾導(dǎo)致出現(xiàn)不同類型的故障。此次成莊110 kV變電站保護(hù)通過(guò)無(wú)縫式升級(jí)改造，大大縮短了煤礦停電時(shí)間，為高瓦斯礦井供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

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收稿日期：2020-03-26

作者簡(jiǎn)介：成改華（1984—），女，山西晉城人，工程師，研究方向：變電運(yùn)行及設(shè)計(jì)。