埃塞俄比亞ＧＭ－１工程ＧＯＮＤＥＲ變電所自動化改造

摘要：本文以埃塞俄比亞230kV GM-1工程GONDER變電所自動化改造為例，介紹了埃塞俄比亞國家電網的實際現狀，以及我公司對GONDER變電所進行擴建和自動化改造。由于埃塞俄比亞國家電力公司調度中心的建成，要求對本期擴建部分及在原有一次設備和二次繼電保護裝置的充分利用基礎上，增加遙信采集裝置、遙控裝置、遙測采集裝置，使之具備四遙功能。

關鍵詞：自動化；RTU；“四遙”

1 概況

埃塞俄比亞國家電力公司目前擁有2個不同的供電系統。即全國聯網的內聯供電系統和未聯網的獨立的小水電和柴油發電機組成的自給供電系統。全國聯網的內聯供電系統是埃塞俄比亞電力公司主要供電系統。該系統由8座中小型水電站，13座柴油發電機組和1個地熱發電機組組成。總發電容量為721MW。占全國總發電量的98%；獨立的小水電和柴油發電機組成的自給供電系統提供的電力為30.04MW，占全國總發電量的2%。

2 GONDER變電所的特點

GONDER變電所由法國AVERA公司總承包于2003年1月建成投產，所內一、二次設備和通信設備基本上符合自動化改造的條件，斷路器全部是SF6斷路器，并設有專用的直流操作電源和專用的直流保護電源。直流電源采用125V蓄電池組和硅整流裝置組成。繼電保護裝置均由微機保護裝置（230kV線路保護是AVERA P442微機保護裝置；66kV線路保護是AVERA P142微機保護裝置；15kV線路保護是AVERA P142微機保護裝置；主變保護是AVERA P632微機保護裝置；230kV母差保護是由AVERA P741微機保護裝置）組成。

中央信號分為事故信號和預告信號：

①事故信號：斷路器事故跳閘時，能及時發出音響信號(蜂鳴器)，同時有相應的信號繼電器掉牌、“掉牌未復歸”光字牌亮和相應的位置指示燈閃光。

②預告信號：發生故障時能及時發出區別于事故信號音響的另一種聲音(警鈴)，同時在光字牌上顯示故障的性質，如主變過負荷、輕瓦斯動作、溫度過高、母線單相接地、直流母線接地等異常告警信號。

中央信號裝置可對事故信號及預告信號、光字牌運行是否完好進行試驗。當發生音響后可手動解除，而故障性質的顯示仍可保留。保護裝置的動作信號絕大多數采用掉牌信號繼電器且需手動復歸。

GONDER變的運行管理為有人值班方式：一般每班1人，每天2個值班員輪流值班，每天都要對設備進行巡視和抄表、報負荷。調度值班員依靠電話由變電所值班員報送得到的抄表數據，其誤差較大，不免會帶有人為因素的影響。

檢修停電、調整負荷、方式變更等操作，由調度值班員下令，值班員執行操作并回令。特別是在調荷操作中，不準確、不及時、隨意性大。

3 進行無人值班改造的必要性

由于埃塞國家電力公司調度中心的建成，要求對做為主輸電網絡電壓等級的230kV GONDER變電所進行改造，具備“四遙”功能。

GONDER變電所改造后，自動化程度提高，減少了中間環節，能有效減少誤操作、降低事故率，提高安全生產水平。

GONDER變電所改造后，能夠增強埃塞俄比亞薄弱的電網運行狀況和使GONDER地區的供電質量和供電可靠性得到有效提高。

4實施自動化改造的方案

由于GONDER變電所建成投運時間不長，設備相對比較先進，若全部更新成綜合自動化設備，一是運行中的設備淘汰率較高，資金投入太多，造成浪費；二是工作量較大、停電時間較長；三是沒有必要，稍微更改就能很好利用。因此運行中的GONDER變電所改造，應在原有的設備基礎上增設具有“四遙”功能的RTU，并和埃塞國家電力調度中心自動化系統相配合進行技術改造。

一次設備的技術改造：變電所原有的一次設備如隔離開關、SF6斷路器、電壓互感器、電流互感器、開關柜、母線等都是常規設備，只要加強維護，絕大多數可以保留使用，但對于故障率高的設備應下決心予以淘汰。SF6斷路器實際應用效果良好，為變電所自動化改造奠定了良好的基礎。

二次回路的技術改造：對原有的控制、保護、信號回路進行適當的改造，以滿足“四遙”功能的需要。

①遙信(YX)回路的改造：遙信功能主要反映的是狀態量，它分為位置信號、保護動作信號和其它信號。遙信又分為有源遙信和無源遙信。有源遙信是指信號取之于二次回路電壓線圈兩端，接在RTU的有源遙信輸入端，有直流125V電壓輸入。無源遙信是指信號取之于斷路器輔助觸點，繼電器的常開(常閉)觸點等，接在RTU的無源遙信輸入端。GONDER變電所采用AVERA公司的C264 RTU屏，要求遙信為無源遙信。

由于保護動作信號全都反映在控制屏光字牌上，這些信號都是必須的，例如線路保護的保護動作、重合閘等信號，這些信號需要全部傳送到調度端，因此RTU的遙信通道必須足夠。根據原有的法國AVERA公司設計，控制屏光字牌所有信號均已接至光耦隔離重動，轉換為24V重動信號，并將所有重動接點已接至RTU接口屏，此次改造部分僅需將RTU接口屏轉接至RTU屏，擴建部分則可以從控制屏直接接至RTU屏。這樣設計合理、安全，一是電纜放置比較集中，不太會放錯位置；二是電纜搭接不涉及控制回路，比較安全；三是不動原有的信號回路，不會解線解錯電纜，施工工作量小而且安全；四是調試方便，遠動信號（調度端信號）只需要和原有光字牌核對即可。

在遠動信號中，反映一次設備狀況的如刀閘位置、開關位置尤其重要。雖然在保護屏上大都能取過這些信號接點，但這些接點是繼電器的重動接點，不可靠，因此刀閘位置、開關位置只能從一次設備直接接輔助接點，而且這些設備輔助接點一般都會有許多備用。

②遙測(YC)回路的改造：15kV系統（單母線分段）線路遙測采集量主要是各回路的電流值和各段母線的電壓值。電壓值的采集由RTU的電壓變送器并聯接入各段電壓互感器的二次回路；電流值的采集由RTU的電流變送器串接在被采集的各路電流互感器的二次回路中(從控制屏電流表)。230kV系統和66kV系統的線路電流采集各自系統線路電流，電壓回路并接在模擬屏的測量電壓（經刀閘切換過后的電壓）上。電網運行的其它數據如有功功率、無功功率、功率因數等由調度端計算機根據收到的基礎數據進行計算、儲存和顯示。

③遙控(YK)回路的改造：變電所RTU接到遙控命令后，首先要判斷收到的命令是否正確，如果正確，將向調度端發送校驗正確信號，調度端計算機收到校驗正確信息并得到確認后，由調度端后臺機向RTU發出命令，RTU接到執行命令后，使執行繼電器動作，達到使斷路器分合的目的。

五防功能：GONDER變原沒有五防功能，僅依靠設備之間的電氣聯鎖和機械聯鎖。此次在后臺機上增加斷路器與刀閘之間的聯鎖，保證聯鎖操作的正確性。

④GONDER變遙調(YT)回路的改造：遙調功能實際上是遙控與遙信，或遙控與遙測的組合。

有載調壓變壓器都有一個調壓控制裝置（GONDER變有載調壓裝置為MR），它既能控制主變檔位的升降同時也能顯示主變檔位。當RTU接到遙調命令時，執行繼電器觸點閉合，接通升(降)回路，使有載調壓電機啟動回路接通，變壓器升(降)一個檔位，同時由控制器送出檔位信號。對于有些廠家生產的控制器的遙信輸出有有源和無源之分，在與RTU遙信端子連接時需注意，另外對于老型號不帶遙調功能的控制器需稍加改進方可使用。

5改造中相關技術問題解決

由于設計考慮不周密，在現場調試過程中發現并解決了一些技術問題

遠方遙復，遙控接點不夠用。一般微機保護裝置的動作后，信號繼電器帶自保持，這些信號必須手動復歸，在無人值班的情況下不可能再手動復歸。230kV線路AVERA保護共有3個獨立的保護復歸按扭，要是再用3個遙控量來遙控，一是遙控接點不夠用，二是后臺操作麻煩，現場改造時在微機保護增加一個中間繼電器，其輸出接點并聯在復歸按扭上，其線圈由一個遙控接點控制，當需要復歸時，調度值班員遙控操作給其復歸。這種方法可靠。

實現開關遙控后，無KK合后位置。KK合后位置對230kV線路微機保護非常重要，原先是啟用控制屏的KK切換開關的合后位置，但實現開關遙控后，無KK合后位置。現場改造調試時，增加了一個雙位置繼電器，其兩個線圈分別并在手合/手分回路上。手合過后，其中一付接點閉合（只有手分命令來時才復歸），這付接點即為KK合后位置接點。

6關于對GONDER變自動化改造建議

目前變電所與調度端通訊通道為單通道方式，為確保通道的可靠性，應考慮雙通道的建設，并能實現雙通道的自動切換，AVERA通訊機已具備這方面的功能。

GONDER變無人值班改造并沒有實現刀閘遙控。目前GONDER變的230kV系統、66kV系統的刀閘的主刀已經是電動機構，可以遠方操作，從而可以實現刀閘的遙控。