惠州110千伏南郊變電站自動化改造設計

謝

(廣東省惠州市電力工業局516001)

摘要：介紹了廣東省惠州市110kV南郊變電站改造為綜合自動化系統，實現無人值守的設計方法、自動化系統的性能及改造后的效果，為老變電站的自動化改造設計提供參考，具有一定的推廣價值。關鍵詞：變電站自動化改造設計

惠州110kV南郊變電站已運行17年，其一次設備老化、損壞、腐蝕嚴重，對變電站的安全、優質、高效運行構成極大威脅，也對系統的安全、經濟運行構成隱患。根據自動化規劃，該站將改造為無人值守變電站，實現自動化。本來打算按照常規遠程RTU模式改造，但是主控室屏幕位置不夠。為了從根本上解決問題，根據現場調研，結合10kV配電設備改造，確定了綜合自動化系統的改造設計。1變電站改造前狀態1.1主接線及主要一次設備a)a)110kv側為單母線帶旁路接線(不滿足" n-1 "供電要求)，共5條線路；b)三臺主變壓器；C)10kV側采用單母線三段連接，共29條饋線；D)10kV電容器組6 3Mvar；e)10kV站用2100kVA干式變壓器。1.2控制、保護和自動裝置1.2.1共用部分的主控電路和中央信號集中在主控室，站內主變壓器、110千伏線路、10kV線路和電容器組的控制、測量和中央信號功能采用集中控制方式，設有110千伏線路備用電源自動投入裝置、10kV小電流接地裝置和10kV低頻減載裝置等。1.2.2干線變壓器差動保護的保護配置由電磁BCH-4或LCD-4差動繼電器及其相關電路組成；重氣體作用于兩側開關，輕氣體發出信號；零序電壓閉鎖零序電流保護；10kV復合電壓閉鎖過流保護和過載保護等。1.2.3線路保護配置110千伏線路有WXB-11B相間、接地、距離和零序、、保護；10kV線路均為電磁相間電流保護，帶過流、速斷和三相一次重合閘。1.3其他a)計量部分分別配備110kV線路電能表屏，部分電能表已更換為單輸出脈沖式，大部分仍為電磁電能表；b)遠動部分運行了廣東電力中心生產的一套GDR-8701遠動裝置，實現了全站電氣主開關點的遙測和遙信；c)站用電屏一套，DC屏一套。2改造設計原則及電氣設計2.1改造配置設計原則應具備滿足自動化要求、可靠性高的一次設備，并建立新的中控系統，實現全站自動化；充分利用原有設備，降低改造成本，盡可能增強“四遙”功能。2.2電氣初步設計a)將a)10kV開關改造為zn28-10真空開關；b)增加3臺接地干式變壓器和站用干式變壓器；c)在主變壓器中性點隔離開關上增加電動操作機構。2.3電氣二次設計綜合分析變電站的實際情況，結合目前內自動化技術的發展水平，基于上述基本原理，進行如下設計：a)對已投入運行的5套WXB-11微機保護裝置進行改造，將保護裝置的動作信號通過無源觸點接至CSI200，再通過CSI200與系統相連，使其具備通信功能。增加CSI200斷線控制單元實現遠程控制和遠程通信，增加CSD22實現遙測。b)用微機保護代替主變壓器保護，實現雙差雙備、非電保護，全面接入綜合自動化系統。c)改造主變壓器有載調壓機構，使其具有電壓和無功自動切換功能。d)取消全站常規控制面板，在各開關對應的控制回路(開關柜或保護面板)中設置本地操作功能和紅綠燈。設置“本地”和“遠程”開關。e)取消中央信號裝置、信號燈、預告和事故信號。f)取消局部測量I #p#分頁標題#e#

m)所有斷路器、主變壓器分接頭和中性接地刀閘均可本地和遠程控制。n)10kV分段開關設備的電源自動投入運行。保持原110kV線路備用電源自動投入。o)更換原電站的電力系統，使其具有備用電源自動投入和遙控功能；改造DC設備屏幕，使其具有雙重充電，與綜合自動化系統接口，并保持免維護電池。2.4電氣自動化設備綜合自動化系統采用CSC2000，全分布式，配置靈活，可擴展性好，功能組合性強，成本低。具體設備包括：3個主變壓器保護屏(CST221B、CSI301A、SCX-11B和CSR-22a)、1個110千伏線路故障控制屏(CSI200)和1個公共屏(電視開關PTQX-11D，備用電源自動切換至CSB21A、CSD12A和遙控。主變壓器功率采集屏(CSD22A、電能表)、110千伏線路功率采集屏(CSD22A、電能表、儀表操作終端)、31臺10kV線路保護裝置CSL206B、6臺10kV電容器組保護裝置CSP205A、3臺10kV接地干式變壓器保護裝置CST302A，主監控站CSM100C(含VQC)和工程師站3臺CSC2000變電站綜合自動化系統CSC2000的技術性能為分層分布式系統

，縱向分為變電站層、網絡層和間隔層。3．1 變電站層 采用分布式結構，就地監控與遠動接口相互先立。較主要設備是主站（遠動主站、監控主站、“五防”終端及工程師站）。變電站層是自動化系統的核心，它通過站內通信網管理全站的間隔層并顯示、打印有關信息，進行開關操作，并在事故及異常情況下報警。具有如下特點：32位工控機運行于WindowsNT操作平臺的占先式、多任務、多線程操作系統；提供數據采集與監控（SCADA）功能；裝置內設置自檢出錯告警和自恢復；建立多層畫面，既可了解全站運行工況，又可深入到每一個電器元件的實時運行參數；友好美觀的圖形界面；具有事件順序記錄和事故追憶；動態點對點和列表顯示全站模擬量；與抄表系統接口，實時列表顯示電能量；站內微機防誤操作系統完善，實現變電站層與微機防誤系統的聯結；具有驅動外接事故和預告音響；具有二級口令閉鎖遠方遙控操作；具有就地與遠方操作功能互鎖；具有電壓、無功自動控制功能；具有專家系統，可與直流系統和抄表系統接口；傳送實時和歷史數據；具有打包各類有選擇性的數據、用不同的規約和接口傳送的功能。3．2 網絡層 通信網采用多主式LonWorks現場總線網，總線上每個裝置都有LonWorks網絡接口。由于本站節點數接近60個，為確保網絡實時性，將一個網分成兩個子網；網絡通信采用CSMA/CD（載波監聽多路訪問/沖撞檢測），并且使用重要報文加優先級方式。在提高抗干擾性能與可靠性方面采取了一些適合工業現場環境的措施，如采用帶屏蔽層的雙絞線；配置1500V直流隔離干式變壓器；在總線上每個節點同網絡聯絡處設計了一個小型電磁繼電器（隔離干式變壓器），當該節點異常時自動脫離網絡，以保證其余節點的正常通信，確保具有很強的抗干擾、抗振動性能，適用于較大的溫度范圍，適合于變電站較惡劣的工業環境。3．3 間隔層 間隔層在橫向按站內一次設備間隔分布式配置。各間隔層設備相對先立，通過站內通信網互聯，并與變電站層聯結組成分布式通信網絡。 自動化系統是在微機設備與先進的網絡通信技術相結合的基礎上，實現對變電站運行工況的監測與控制，因此要求設備質量可靠，技術先進，使用軟件功能齊全，人機界面靈活、美觀大方。所有新增加的保護及自動裝置，其元件及功能相對先立。采用不擴展的單片機，總線不出芯片；采用帶屏蔽層的四層印刷板和新型表面安裝技術；采用第3代新型模數變換技術，抗干擾能力大大加強，具有很高的可靠性，并符合電力系統有關的反事故措施規定。裝置的類型配置能滿足該站的實際需要，具有如下功能：各類信號的復歸具有就地和遠方兩種操作方式；動作出口回路中分別設軟壓板和硬壓板；硬件采用模塊化、標準化結構，軟件采用分層技術并具有方便快捷的軟件工具，以滿足不同的設置要求；所有遙信接口使用光電隔離技術；10kV線路具有低頻減負荷的功能；設置簡易的強電控制措施，防止自動化系統故障時影響變電站的正常運行與操作。4 結論4．1 可靠性高 110kV南郊站安裝調試完成后，在驗收過程中，進行大面積事故試驗，6臺CSL206B同時動作，不會丟失數據，不會造成死機；投運近半年，遙控正確率均達100。4．2 實用性強 本系統產品成熟，I/O接口統一，結構簡單，清晰可靠，實時性強，集測量、控制、保護、遠動為一體，信息高度共享，能很好地與調度自動化系統接口。4．3 經濟性好 節省大量電纜，并盡較大可能保留原有設備，改造后該站屏數大大減少，從50個減到20個，該站改造一步到位，節省了變電站以后改造的投資。#p#分頁標題#e#