浅析110kV变电站综合自动化系统改造技术黄浩然

浅析110kV变电站综合自动化系统改造技术黄浩然

黄浩然

（广东电网有限责任公司汕尾供电局广东汕尾516600）

摘要：文章以某110kV变电站为例，介绍110kV基本情况变电站运行现状，分析技改目标及内容，最后提出综合自动化系统改造技术方案。

关键词：110kV；变电站；技改；继电保护

引言

随着电网运行水平的提高，当前我国常规变电站加快了向综合自动化变电站转化的进程。在综合变电站中，一些远方集中监视及控制等自动化系统已大量应用，这不仅有效的确保了劳动生产率的提高，而且有效的降低了人为误操作的可能。通过综合自动化改造后的变电站，其在运行过程中对自动化装置具有较强的依赖性，但由于当前综合自动化技术成熟度还不够，这就不可避免的使其在运行过程中出现一些问题，从而对变电站的正常运行带来一定的影响。

１110kV变电站基本情况

110kVA变电站为户外常规变电站，２００４年投产，现有主变２台，总容量为２×５０ＭＶＡ。110kV配电装置为线变组接线方式，110kV出线２回。＃１、＃２主变10kV侧为单母线单分段３段母线接线方式，其中＃２主变10kV双臂各进一段10kV母线，10kVＩＭ带10kV出线１２回，无功补偿电容器２组，10kVＩＩＭａ、ＩＩＭｂ各带10kV出线６回，无功补偿电容器２组，每台主变各带10kV接地变（兼站用变）１回。

110kVA变电站10kV母线设备开关柜ＰＴ只有２绕组，不满足保护要求，缺少一次消谐装置。10kV开关柜的零序电流互感器常出现故障，起不到保护作用。站内交流系统现有３面交流屏，均为深圳泰昂能源２００３年生产的ＧＱＨ型产品，运行超过１０年，器件老化，缺陷增多，不具有修复价值；没有防雷系统，存在安全隐患；馈线回路较少，存在多回馈线并接引接电源情况。现有的户外检修电源箱运行年限较久，内部进线、馈线网络配置较低；站内无发电机电源箱。消弧线圈为深圳勃格２００３年生产的ＫＤ－ＸＨ０１－３１５／１０．５型消弧线圈接地成套装置，存在补偿容量不足问题。以上设备符合《生产类项目预算标准、准入条件和项目命名规范》综合改造准入条件。A变电站综合自动化系统已运行多年，实际运行中存在信号采集上传、控制指令下发执行速率较慢问题，无法满足《广东电网１１0～220kV变电站自动化系统技术规范》对110kV变电站监控系统及远动的要求。为了保证安全、优质、经济供电，需对整座变电站进行综合自动化技术改造，以实现110kVA变电站无人值班，提高系统安全稳定运行水平，改善供电质量。

２技改目标及内容

结合110kVA变电站的实际情况，从继电保护自动化、电力系统调度自动化、无人值班自动化及电源系统自动化等方面实现对110kV变电站综合自动化系统的升级改造。继电保护自动化改造包括故障录波装置改造、保护及故障信息管理子站系统改造及安全自动装置改造等；电力系统调度自动化改造包括远动系统改造、电能计量系统改造及二次系统安全防护等；无人值班自动化系统改造包括系统各构建及布置等；电源系统自动化改造包括直流系统改造及不停电电源系统改造等。通过继电保护自动化改造，实现独立组网方式（Ｃ网），保护装置、自动装置及故障录波装置直接接入或经保护管理机接入保信网，优化继电保护功能；通过电力系统调度自动化改造，使供电站能远程接收电能情况及下发调度控制命令，并优化二次防护；通过无人值班自动化系统改造，实现远程运行监视、及时发现故障、自动诊断等功能；通过电源系统自动化改造，解决以往直流系统屏内馈线备用空开不足、供电方式不合理等问题。本次综自改造与常规改造存在一定差别，并非完全改造。远动通信通道、电能量计量系统通道、电能质量在线检测系统通道、视频检测系统通信通道因仍能满足当前运行要求，故继续沿用，从而可在保证自动化运行质量的基础上，降低改造成本。

３技术方案

查阅国内外文献，掌握变电站自动化系统在国内外的研究现状、发展趋势与前景，熟悉新一代变电站自动化系统的重要性及构建原理，结合A变电站现状进行分析，制定自动化改造线路，优化变电站运作性能。

３.１继电保护自动化改造

（１）故障录波装置改造。本站现有一套武汉中元华电２００７年生产的ＺＨ－２型故障录波系统，其有电压模拟量２０路、电流模拟量２０路。因该故障录波装置能全面录取站内各种故障信号，且能满足《广东电网公司故障录波装置技术规范》要求，故本期只将其升级到ＺＨ－５。

（２）保护及故障信息管理子站系统改造。站内保信子站系统为北京四方继保２００８年生产的ＣＳＣ－１３２６型产品，双机配置。该保信子站系统已运行５年，符合《生产类项目预算标准、准入条件和项目命名规范》中的保信子站系统改造准入条件，本期对其实施改造。改造后采用独立组网方式（Ｃ网），即保护装置、自动装置及故障录波装置直接接入或经保护管理机接入保信网。

（３）安全自动装置改造。10kV备自投装置、１ＰＴ并列装置、公用测控装置共组１面屏。10kV备自投装置为北京四方继保２００４年生产的ＣＳＣ－２４６型产品。本期将更换原10kV分段备自投装置，独立组屏布置于主控室内。

３.２电力系统调度自动化改造

（１）远动系统改造。站内现有远动装置为北京四方继保２００７年生产的ＣＳＭ－３２０Ｅ型产品，双机配置。本期将其拆除更换，新上的变电站远动系统采用在站内计算机监控系统上配置双远动设备方案，即远动设备挂在站内监控系统局域网上，采用高速数据网络口连接，供电局所需的远动信息由远动、通信设备直接传送，下发的调度控制命令亦由远动、通信设备接收执行。

（２）电能计量系统改造。站内现有１套烟台东方威思顿２００４年生产的ＣＨＬ０６４－１ｊ型电能采集器，安装于原有电度表屏内，运行情况良好，本期不对其实施改造或更换，仅将其拆装于新上电度表屏上。电能采集装置通过ＲＳ－４８５通信口与站内电度表通信，并通过计量通道把电度量传送地调电能计量系统。站内计量装置均为多功能电子表。主变及接地变电度表组屏布置在主控室内，主变电度表为威胜集团产品，接地变变低电度表为烟东方威思顿产品。

10kV线路、电容器电度表就地安装在各开关柜上，为长沙威盛产品。本站计量系统表计故障率大，不能满足可靠、稳定的运行要求，应进行改造，使其满足《广东电网公司电能计量装置技术规范》的各项要求。

（３）二次系统安全防护。站内现有一套二次安全防护设备为２０１１年技改新上设备，运行情况良好，具体配置已满足《电力二次系统安全防护规定》（国家电力监管委员会第５号令）和《南方电网电力二次系统安全防护技术实施规范》的要求。本期只需在二次安全防护屏内增设空开，取消插排。

３.３无人值班自动化系统改造

原无人值班自动化系统主要有运行监视、事故顺序记录和事故追忆、运行管理、无功／电压控制（ＶＱＣ）、主变联调、远动、系统自动诊断、远方维护和远方诊断、非全相监视、人机界面交互等功能。站内自动化设备为北京四方继保２００４年生产，装置元器件老化，正确动作率下降，影响供电可靠性，增加维护成本，且该系列产品厂家已不再生产，备品备件较难购置，为此有必要对其进行更换。

本站按综合自动化无人值班、有人值守标准进行改造设计。综合自动化系统由站控层和间隔层组成，采用分层分布、开放式结构，易于扩展。所有保护、控制、测量、信息、录波、远动微机装置通过站内通信网共享资源，站内通信网通过远动通信网络与地调通信。全站自动化系统采用双网冗余结构（Ａ、Ｂ网），另设保护Ｃ网。站内通信网络结构为总线平等型，网络通信媒体采用对称双绞线电缆，10kV间隔层与工作站层采用光纤介质。全站自动化系统通信采用ＩＥＣ６１８５０规约。

（１）站控层。站控层主要包括主机／操作员站、五防主机、远动装置、保信子站等设备。站控层主要功能是：通过网络汇集全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，并定时将数据转入历史数据记录库；按需要将有关实时数据信息送往调度端；接收电网调度或控制中心的控制调节命令并下发到间隔层执行；具有全站操作闭锁控制功能和站内当地监控、人机联系功能；具有对间隔层二次设备的在线维护、参数修改等功能。

（２）间隔层。间隔层主要包括保护装置、测控装置、故障录波装置、安全自动装置等设备。间隔层主要功能是：负责数据采集；完成各种保护、自动控制、逻辑控制功能的运算、判别、发令；执行站控层指令等。

３.４电源系统自动化改造

原直流系统为珠海瓦特２００４年生产的智能型微机高频开关直流电源成套装置，有２面充电机屏、２面直流馈线屏，其中＃１直流馈线屏有３个备用空开，＃２直流馈线屏有６个备用空开。直流系统中充电机采用ＷＥＰＲ－１１０／２０系列高频开关直流模块。直流电源系统采用二段单母线接线，两段直流母线间设有联络电器，电压等级为ＤＣ１１０Ｖ，采用混合供电方式。＃１、＃２蓄电池组是艾诺斯中国华达２００３年生产的ＧＦＭ－Ｊ３００型电池组，容量为３００Ａ•ｈ，每组有５４只单体蓄电池，２组蓄电池布置在主控室４面蓄电池屏内。该直流系统已运行多年，屏内馈线备用空开不足，供电方式不合理，无法满足《广东电网公司变电站直流电源系统技术规范》要求，应进行改造。蓄电池也已运行多年，运行工况较差，本期应进行改造更换。

本次改造新上１套直流系统（双电双蓄），用于站内一／二次设备、监控系统的供电及通信设备用电，电压为２２０Ｖ和４８Ｖ，容量为３００Ａ•ｈ，全站事故停电按２ｈ考虑。直流系统采用单母线分段接线，设分段开关，每段母线各带１套充电装置和１组蓄电池组，充电装置采用高频开关电源，模块按３＋１配置，模块额定电流为２０Ａ。由于站内无备用场地用于扩建蓄电池室，因此本期改造后蓄电池仍组屏布置在主控室内。直流屏采用柜式结构，２面直流馈电屏、２面高频开关充电屏、１面４８Ｖ馈线屏（含ＤＣ／ＤＣ电源模块４个，２０Ａ／个）布置在主控室内。直流系统采用混合供电方式。主变保护屏采用放射型供电，直接从直流馈线屏获取电源；主变采用放射型供电，按双回路方式从不同段直流馈线屏获取电源。

10kV配电装置按母线段情况设置环形供电网络，每段母线供电网络的双回路电源从不同段直流馈线屏获取。直流系统设有绝缘在线监测及接地故障定位装置、电池监测装置、系统监控单元，并能通过统一接口与综合自动化系统通信达到远方监控目的。

４结束语

在当前科学技术快速发展的新形势下，变电站实现综合自动化是其发展的必然趋势，综合自动化变电站，不仅电能质量得以提高，而且变电站运行的安全性和可靠性都远远优于传统的变电站。本文以该变电站自动化系统改造为例，对该变电站自动化系统改造方案进行了探究，希望能为相关人员提供参考。

参考文献：

[1]马秀宁．变电站综合自动化改造与应用效果研究［Ｊ］．企业技术开发，２０１３（１４）：１０６－１０７

[2]吕伟勇．110kV变电站关于综合自动化技术的改造研究［Ｊ］．科技创新与应用，２０１３（２３）：１６０

[3]刘波.分析变电站综合自动化改造问题[J].通讯世界，2015（3）：12.