電力自動化改造技術

摘要：文章分析了變電所自動化改造的幾個關鍵技術。

關鍵詞：變電所 自動化 改造

1 變電所改造的主要內容

常規變電所改造為無人值班變電所運行，首先要對一、二次設備進行改造，使之適應無人值班運行要求。

1.1 一次設備主要改造及技術要求

1.1.1 斷路器的改造，主要要求是能實現遙控操作功能，并提供可靠的斷路器位置信號。對使用年久且性能不能滿足電網運行要求的6～35kV油斷路器動作要求，應以性能好、可靠性高、維護量小的無油設備(如真空斷路器或SF6斷路器)來代替。斷路器輔助觸點改造為雙輔助觸點接線以防信號誤發。

1.1.2 高壓開關柜的改造，完善機械防止誤操作措施；完善柜間距離，要求隔離物起絕緣支撐作用，要具有良好的阻燃性能；加強母線導體間、相對地間絕緣水平；改造高壓開關柜中的電流互感器，使之達到高壓開關柜使用工況絕緣水平、峰值和短時耐受電流、短時持續時間的要求。

1.1.3 過電壓保護設備的改造：如對變電所6～35kV中性點加裝自動跟蹤、自動調諧的消弧線圈；為減少變電所的運行維護工作量，降低殘壓，防止避雷器的爆炸，變電所6～35kV避雷器宜更換為無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)。

1.1.4 主變壓器有關輔助元件的改造：改造中性點隔離開關及其操作機構，能實現遙控操作；對有載調壓分接開關實現當地和遠方遙調操作；實現主變溫度遠方測量等。

1.2 二次設備改造內容及要求控制回路的改造要能適應無人值班需要，主要有以下要求：①斷路器控制回路改造后，要簡單、可靠、無迂回接線。②斷路器控制回路斷線、失去控制電源時應實現遠方報警，并保留控制回路故障信號。③保護回路單獨設有熔斷器的變電所，保護回路直流消失后，能遠方報警。④重合閘裝置要實現自動投退，在遙控和當地操作合閘后，重合閘電源應自動投入，重合閘放電回路自動斷開。在遙控和當地操作跳閘后，自動退出重合閘電源，同時重合閘裝置自動放電。根據需要實現重合閘后加速和一次重合閘。⑤低頻減負荷裝置或其它系統穩定措施裝置動作跳閘時，應自動閉鎖重合閘。⑥取消斷路器位置信號燈的不對應閃光功能，信號燈具改為發光二極管等節能型燈具。⑦加裝遙控與就地跳、合閘閉鎖回路。⑧中央信號裝置有關回路作相應改造。

2 改造方案的選擇

對常規變電所進行無人值班改造，總的指導思想是“安全、可靠、實用、經濟”。二次設備改造任務重，改造難度大，需要對一些關鍵技術進行探討，尋找恰當的解決方法。下面介紹幾種典型的二次設備改造方案。

2.1 斷路器的控制與繼電保護合一的改造方案

改造時保留有全部保護設備，取消控制屏(集中控制臺，集中控制柜)，將斷路器控制回路、控制設備安裝到保護屏適當備用位置。這種方案將會取消控制屏上的全部光字牌信號、測量儀表和音響信號。為滿足當地操作及改造過渡期內變電所運行操作人員對設備狀態的監視要求，增設一套RTU當地工作站及顯示設備。在顯示器上顯示有關一次接線圖，測量信息，事故及預告信息。采用這種改造方案，可以簡化二次回路接線，減少大量控制電纜，減少回路中的觸點，提高二次設備的運行可靠性。這種改造方案適合于由弱電控制，集控臺、集控柜等多臺設備組合的控制回路改造。

變電所改造一般采用常規的RTU裝置。變電所無RTU裝置的可采用性能較好的分布式分散安裝的RTU遙測交流采樣，各RTU之間通信連接。變電所已有RTU裝置的，在原裝置中擴大功能，增加RTU容量以滿足無人值班改造信息量的要求。

2.2 只改造二次回路接線方案這種改造方案保護設備、控制設各全部利用。在改造中根據無人值班變電所的技術要求，改造二次回路中的部分接線，如斷路器控制接線改接，重合閘接線改接，以及信號改接等；增加和更換部分繼電器，使其具備無人值班變電所的技術要求。這種方案，改造量最少，二次回路變動量小，是采用電磁式繼電器保護變電所的最方便、最經濟的改造方案。變電所的RTU裝置采用常規遠動設備。

2.3 二次保護設備全部更新的改造方案對于運行年限較長的變電所，在方案設計時可根據無人值班改造的技術要求，全部更新變電所二次及保護設備，采用目前國內較先進的綜合自動化裝置。這種改造方案投資較大，一般只適用于變電所相對陳舊，原有的二次回路已達不到安全要求的情況。

3 如何進行遠方監控

3.1 繼電器的更新根據傳統變電所無人值班改造的實際情況，也為確保“四遙”功能的實現，改造中要將保護及自動裝置中的電流、電壓、時間、信號、重合閘等電磁型繼電器全部更新為靜態繼電器。由集成電路構成的靜態繼電器與原電磁型繼電器相比具有整定直觀、功耗低、動作迅速、精度高等優點，而且電流、電壓繼電器增加了直流輔助電源，可以通過電源監視燈對繼電器的正常運行進行監視，從而大大提高了保護的可靠性與速動性。特別是信號繼電器既有電保持，又有磁保持，信號記憶可靠，還增加了多組動合觸點和電動復歸圈。保證了“遙信”功能及信號繼電器遙控復歸的實現。

3.2 遠控和就地操作轉換變電所實現無人值班，要方便設備檢修和事故現場的緊急處理，就必須要實現遠控及就地控制兩種方式操作，因此要拆除原有的KK控制開關，在回路中增加具備“遠控”和“就地”轉換功能的QK切換開關，在正常情況下，無人值班變電所所有運行或備用狀態的斷路器，必須置于“遠控”位置，由監控中心值班員進行遠控。

4 線路的監視

大家知道，紅綠信號等除反映斷路器的實際位置以外，還擔負著監視跳合閘回路是否正常的任務，雖然變電所內可以通過紅綠燈來實現跳合閘回路的監視，但卻無法從遠方進行監視，為此在控制回路中加裝了跳閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ，只要HWJ及TWJ的兩副常閉觸點同時閉合，就說明跳閘回路有問題，需要到現場檢修。

5 信的實現

常規變電所要進行無人值班改造，則原理通過中央信號及光子牌反應的各類預告信號就必須要具備遙信功能。同時，繼電器動作以后，必須能夠在監控中心進行遙控復歸。因此，信號繼電器的遙信問題以及信號繼電器的復歸問題也就成為突出的關鍵問題，在改造中應當加以重視。

5.1

遙信的實現變電所原中央信號解除以后，為正確反映所內所有異常及事故信號，就必須將上述信號通過繼電器觸點提供給遠動遙信裝置以實現遙信功能。按照無人值班的要求在反映具體保護動作事件的同時，變電所任何一套保護裝置動作及異常都要啟動變電所的遙信事故總信號，以提醒監控人員及時處理。針對這一要求，將信號繼電器全部更換為帶有電動復歸線圈及多組動合觸點的靜態集成繼電器。每只信號繼電器單獨提供一對空觸點以反映具體保護動作事件，另外每只繼電器都提供一對空觸點并將這些空觸點并聯在一起以反映事故總信號。斷路器的實際運行位置采用開關的輔助觸點來反映。

5.2 信號繼電器的復歸信號繼電器更換為靜態繼電器以后，其內部帶有電動復歸線圈。這樣既可以通過信號繼電器上的復歸按鈕就地復歸，又可以通過將所有信號繼電器的電壓復歸線圈并聯后與監控屏遙控執行屏上信號復歸繼電器的常開觸點串聯起來，實現全站信號的遙控總復歸。使得無人值班變電所的信號復歸問題得以解決。

6 小結

通過實踐，變電所實現無人值班，其優越性可大致歸納為：①傳送負荷和限電速度快，電壓調整迅速，從而改善電網電壓質量，穩定電網運行，提高無功管理水平；②預防事故；加快事故處理：由于預告信號、事故信號、各種越限信號提供調度員分析，可以及時采取措施預防事故發生，事故掉閘后，調度員直接判斷并做遙控操作，加快事故處理，可避免事故擴大，縮短事故處理時間；⑨大量節省人員，提高企業勞動生產率；④遙控由調度員直接執行，無中間環節，不易發生誤操作。