220 kV變電站智能化改造方案分析

鄧敬華，董正坤，丁少平

(石家莊供電公司，石家莊 050051)

智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。智能變電站是堅強智能電網的重要基礎和支撐。通過變電站智能化升級改造，可以實現變電站運維成本的降低，優化資源配置，提升運行指標。

1 概述

石家莊供電公司安托220 kV變電站自上而下分為站控層、間隔層、過程層。考慮現場實際情況，如果完全按智能化變電站標準對該變電站進行改造，必將對原有的通信網絡，電纜線路、綜合自動化設備進行顛覆性改造，存在資金投入大、改造周期長、停電范圍廣等諸多問題，尤其是對一些剛進行完設備更換及綜合自動化改造的變電站，新設備還沒有產生經濟效益就更換，勢必造成資金的嚴重浪費。因此，有效地利用現有設備、最大限度地減少投資和工程量，充分發揮智能化變電站的優點，是變電站智能化改造必須優先考慮的問題[1]。

1.1 一次設備情況

3臺主變壓器均為普通三繞組強迫油循環風冷有載調壓變壓器；220 kV高壓斷路器型號為3AQ1EE-252W(5臺)、ABB HPL245B1(1臺)、LW25-252(1臺)；110 kV高壓斷路器型號GL312-145(13臺)、LW30-126(1臺)。

1.2 二次設備情況

該變電站自動化系統為RCS-9700系統，目前該站二次設備配置如下：

a.站控層監控后臺采用Windows操作系統，五防機為優特產品，遠動裝置為RCS-9698D,對時裝置為RCS-9785C。

b.間隔層采用網絡103規約，測控為RCS-97XXC系列，低壓保護為RCS-96XXB型保護裝置，通過RCS-9782通信轉換后接入監控網，高壓保護為RCS-900系列產品，直接接入監控網。其他廠家裝置通過規約轉換器RCS-9794轉換后接入監控網。

2 變電站改造方案及實施

石家莊供電公司安托220 kV變電站為2005年建成的綜合自動化變電站，全站一、二次設備狀態均良好。考慮成本問題和該站是河北省南部電網第一個智能化改造站，一次設備改造采用加裝智能終端的方式來實現，二次設備改造采取保留傳統二次回路，即過程層、間隔層改造暫不進行改造，只對站控層進行改造的方案。

2.1 改造方案

2.1.1 一次設備

對該變電站主變壓器、220 kV斷路器以及110 kV斷路器，采用數據采集精度、頻率滿足要求，自動實現模擬量的數字化轉換，并具備網絡方式送出等功能的智能組件作為輔助設備，實現站內一次設備智能化的改造，即智能終端。智能終端同時具備狀態監測功能單元，完成主要一次設備狀態的綜合分析評價[2]。因為一次設備的信號、遙控、設備狀態信息、表計壓力等信息采集通過電纜連接到斷路器內，所以一次智能終端安裝在開關柜內。

2.1.2 二次設備

站控層后臺升級為PCS-9700系統，要求UNIX操作系統，遠動裝置升級為RCS-9698H，對時裝置升級為RCS-9785D[2]。

間隔層測控裝置RCS-97XXC裝置通過更換CPU插件和升級液晶程序的方法升級為支持IEC61850規約的最新版本[3]；高壓保護通過更換CPU插件的方法升級為最新版本；RCS-96XXB型裝置直接更換為RCS-96XXC型裝置。

2.2 改造方案的實施

針對一、二次設備的改造采用逐個間隔停電的方法進行改造，要求不影響正在運行設備的安全。新裝置的操作在新系統中進行，舊裝置的操作在舊系統中進行。

在遠動裝置改造過程中，為遠動裝置主站增加一個通道，新間隔數據通過新通道報送調度，舊間隔數據通過舊通道報送調度，新遠動裝置開始需要配置完成的遠動轉發表，隨著改造間隔的增加逐步進行傳動試驗。這種方式安全性好，不影響已運行遠動操作，且新遠動對點過程同新建間隔相同[4]。

在五防改造過程中，一直保護舊五防系統運行，新五防系統逐間隔組態，新舊后臺通過舊五防機通信規約把所有遙信、遙測點傳送到舊五防機。該方案需要新后臺采用指定規約發數據到舊五防機，從新后臺接收所有裝置數據。

3 改造效果

a.該站現運行的一次設備有許多為其他變電站更換下來的設備，設備老舊，故障率較高。通過建設狀態監測系統可以及時發現設備缺陷，提前進行檢修，大大減少了設備帶缺陷運行的概率，提高了設備運行的可靠性。

b.該站改造前監控系統為常規計算機監控系統，按時序進行故障信息顯示，數據量大，值班員分析故障點難度大，時間長。通過增加信息分層分類優化處理；智能告警及事故信息綜合分析決策等高級應用功能，減少了故障時值班員的事故分析工作量，縮短了故障分析時間，提高了故障分析準確率。

c.該站改造前火災報警、視頻監視、脈沖電網等系統均獨立運行，幾個系統之間缺少聯系，不能做到系統間的互動。通過建設智能生產輔助管理系統，不僅增加了環境動力檢測、采暖通風自動控制等功能，而且將各個生產輔助子系統有機的聯系在一起，建立各個子系統之間的聯動機制，實現相互聯動。

d.該站改造前監控系統不能對UPS、380 V站用交流電源系統進行監測，對站用直流系統的監測也僅限于部分開關量輸入。建設交直流一體化電源系統后，將220 V直流、UPS、380 V交流等站用電源系統納入統一的監控平臺，完成站用電源系統的電流、電壓、頻率以及主要饋線工況的監測，并由交直流一體化監控平臺與計算機監控系統進行通信。

4 結束語

根據目前智能化變電站的發展情況，并結合生產實際，考慮到智能一次設備造價、資源與成本問題，該變電站只對站控層進行了智能化改造。以后新建智能化變電站站控層將實現一體化監控平臺搭建、在線監測、視頻輔助系統接入監控，過程層實現GOOSE跳閘，采用SV實現數字化，智能終端下放到一次設備附近，順序控制智能報警，站域控制等高級應用，將簡化工作程序，進一步提高工作效率，使智能化改造更加徹底。

[1] Q/GDW 383-2009，智能變電站技術導則[S]．

[2] 施 婕，艾 芊．智能電網實現的若干關鍵技術問題研究[J]．電力系統保護與控制，2009(19)：1-4．

[3] IEC 61850-2002，變電站通訊網絡和系統系列標準[S]．

[4] 賈 巍，曹津平，李 偉．數字化變電站中過程層的技術研究[J]．電力自動化設備，2008，28(10)：71-74．

本文責任編輯：楊秀敏