變電站綜合自動化改造問題與解決方案

張 一

（廣東電網(wǎng)有限責任公司中山供電局，廣東 中山 528400）

0 引 言

近些年，我國各大變電站先后推出了“無人值班，少人值守”的發(fā)展模式[1]。經(jīng)過不斷摸索與實踐，現(xiàn)階段實現(xiàn)變電站綜合自動化建設已經(jīng)成為提升電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全系數(shù)的重要手段。這種變電站運維模式的成本較低，也是保障電能質(zhì)量的核心技術手段，因此目前我國絕大多數(shù)新建的變電站一般都以智能設備配置為主，同時采用在技術上相對成熟的自動化技術來完成建設。針對部分運行周期高達10年以上的普通變電站，需要根據(jù)國家電網(wǎng)生產(chǎn)技術改造以及設備大修原則完成綜合自動化改造的建設工作。本文將以我國某省份的500 kV樞紐變電站作為案例，研究該變電站在實施綜合自動化改造過程中存在的問題，并以問題作為切入點，解析對應的解決措施。

1 變電站綜合自動化改造設計范圍與具體規(guī)模的控制措施

現(xiàn)階段，在變電站綜合自動化改造中關于設計范圍與建設規(guī)模的控制措施，主要體現(xiàn)在：直接更換實際運行年限已超過規(guī)范要求的老設備；升級擴展前期已完成改造工作但仍無法滿足需求的相關設備；對無法滿足反事故措施條件的相關項目展開改造工作，并拆除已經(jīng)無法繼續(xù)滿足運行要求的設備等。

2 分析存在的問題與改造建議

2.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置

文章案例500 kV變電站中計算機監(jiān)控系統(tǒng)為國產(chǎn)NS2000系統(tǒng)，間隔層測控設備的型號為國產(chǎn)NsD500，而遠動工作站與保護管理器則以國產(chǎn)NSC200型為主。通過研究，當前該系統(tǒng)存在4個方面的問題[2]。第一，站內(nèi)的監(jiān)控操作員站與主機系統(tǒng)的運行速度十分緩慢，常常出現(xiàn)死機現(xiàn)象，對站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性帶來不良影響。第二，間隔層測控設備一直不間斷地存在CPU與電源、遙測遙信等方面的插件故障情況，與我國對微機保護裝置開關電源模塊需要在運行滿6年后進行更換所提出的要求存在沖突。第三，由于遠動工作站與保護管理器缺乏備用性接口裝置，制約高版本裝置的實際兼容性，無法達到國網(wǎng)標準第103規(guī)約的傳達要求。第四，當變電站遠動工作站僅僅只維持其中l(wèi)臺為系統(tǒng)主機的背景下，省級電網(wǎng)調(diào)控中心才可以直接實現(xiàn)遙控操作，但無法實施主、備機的切換工作，再加上多次發(fā)生至省調(diào)的104規(guī)約通信中斷問題，對變電站整體的安全性及穩(wěn)定性運行造成了一定影響。根據(jù)目前所存在的一系列問題，建議改造該變電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，即更換為一體化監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 元件的保護措施

該站的220 kV I母與Ⅱ母的母聯(lián)斷路器缺乏母聯(lián)保護裝置，與設備大修原則存在沖突。針對這種情況，需要進行母聯(lián)保護裝置的安裝工作。該站的用電保護與備自投系統(tǒng)是普通的電磁式繼電器接線狀態(tài)，系統(tǒng)的運行年限較為漫長，且從未落實過改造方案。經(jīng)研究，將該保護裝置改造為新型的微機型保護裝置。

2.3 UPS電源與直流系統(tǒng)的改造方案

目前，該變電站設置了4套220 V的直流系統(tǒng)。經(jīng)過長時間運行，系統(tǒng)由于蓄電池組的容量存在不足，充電屏中的高頻模塊常常出現(xiàn)故障情況。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中2套直流系統(tǒng)中的蓄電池組、聯(lián)絡柜與充電柜在近段時間完成了改造升級工作。同時，因為直流饋電屏與分電屏涉及漫長的運行時間，按照設備大修原則“原則”中的明確要求，當變電站直流系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測裝置缺乏對交流竄直流故障進行測記與報警等功能時，可對具有直流原理的直流電源系統(tǒng)中的絕緣監(jiān)測裝置提出升級、改造要求。針對該系統(tǒng)的問題，目前建議將4套直流系統(tǒng)的直流分電柜與主饋線柜進行更換，同時安裝功能更加健全的絕緣監(jiān)測裝置。由于該變電站的UPS電源容量只有6 kVA，與國網(wǎng)的規(guī)定存在沖突，且還是主從模式，需要安裝專用的UPS裝置，且UPS裝置的交流供電電源需要使用通過不同電源點的雙路電源進行供電。UPS電源容量還需要在滿載后繼續(xù)保留40%左右的供電容量。UPS交流失電后，供電時間必須超過2 h。此外，UPS必須以雙主機配置為主，如達不到該條件，則需要進行改造處理。針對該問題，目前可將UPS更換成雙主模式，容量需要增加10 kVA的幅度。

2.4 二次輔助設備的改造方案

該變電站的時鐘同步系統(tǒng)在2017年完成了所有改造項目，其中主時鐘系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對GPS與北斗時鐘信號的同時接收工作。另外，屏柜安裝在主控樓繼電器室內(nèi)，其他相關繼電器室則設立在時鐘同步擴展柜中。研究分析發(fā)現(xiàn)，前期的B碼由于和時接點容量存在不足，導致接入改造后其他新增設備的對時信號受到不同程度的影響。針對這種問題，可通過在所有繼電器室中增加安裝同步時鐘擴展裝置。

3 項目可選技術措施的比較研究

為了能夠達到調(diào)控一體化運維技術提出的要求，對二次設備進行改造的可行設計方案主要有兩種：一是根據(jù)常規(guī)變電站對二次設備進行改造處理；二是根據(jù)智能站的要求對全站進行改造處理，同時在第一個設計方案的原則上加入合并單元、智能終端等相關裝置。現(xiàn)階段，不考慮將全站根據(jù)智能站進行改造處理。究其原因，在于[3]：（1）在目前的發(fā)展階段，變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)的改造方案能夠完成符合國家電網(wǎng)所規(guī)定的調(diào)控一體化無人值班條件；（2）由于該變電站的規(guī)模相對較大，如根據(jù)智能站進行后續(xù)改造作業(yè)，220 kV與500 kV需要增加更多合并單元和智能終端裝置，還需要根據(jù)要求增加改造站用交直流系統(tǒng)、智能柜、間隔層網(wǎng)絡交換機等大型裝置，最后還要對CT、P11D等回路實施改造處理，改造方案的造價成本過高；（3）該變電站屬于省級電網(wǎng)樞紐中心站，如采用智能站改造方案將在經(jīng)濟方面遭受巨大損失，因為需要延長大型設備的停運時間。

4 對改造施工設計變更的控制措施

一般情況下，對變電站進行綜合自動化改造施工的過程中，無法避免發(fā)生由于初步設計圖紙與施工現(xiàn)場改造策略存在沖突的問題。這種情況需要開展設計變更工作，并重新規(guī)劃現(xiàn)場施工改造方案的合理性。現(xiàn)階段，變電站改造方案出現(xiàn)設計變更的情況也有可能是由于改造方案進行了后續(xù)優(yōu)化與改善，或者是因為施工現(xiàn)場外部條件的變化所致。在經(jīng)濟效益方面，改造方案的進一步優(yōu)化與改善，為工程造價的控制奠定了有利條件，也能夠進一步提升設備安全性、穩(wěn)定性及投產(chǎn)質(zhì)量。針對施工現(xiàn)場發(fā)生外部條件變化的問題，如果是由于國家出臺新規(guī)或者新措施，則需要重新進行調(diào)整或?qū)υO計方案進行變更處理[4]。該方面需要施工機構(gòu)與設計單位加強溝通，盡量在相關項目未進行施工前將設計變更工作落實到位，避免由于需要重新返工而造成不必要的經(jīng)濟損失。

5 結(jié) 論

通過引入某變電站綜合自動化改造項目的案例，簡單闡述現(xiàn)階段國家電網(wǎng)的生產(chǎn)技術改造與設備大修原則等，深入解析了該變電站在實施綜合自動化改造項目過程中存在的問題，并以此作為切入點，提出了相關建議。