基于集合論的變電站保護及綜自改造優化方案討論

張耀天

摘要：由于一些老站在電網中地位重要，而其老、舊保護裝置對電網安全運行帶來很大安全隱患，因而要求在不停電的情況下進行全站保護及綜合自動化系統改造。文章基于集合論，探討了一座110 kV變電站的優化改造方案。

關鍵詞：保護；綜合自動化；改造；方案

中圖分類號：TM63文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0118-02

1選題理由

隨著國民經濟的日益發展，城市化進程的加快，社會對電力的需求迅猛增長，很多老站雖容量小，保護設備陳舊，但由于處于重要負荷區，停電壓力大，全站停電改造困難。同時在現場，施工單位因為無統一指導意見，各自為戰，各家改造思路不同，從而會造成施工效率低，安全性要求難以得到保證。如何針對現場保護配置需要，進行改造順序最優化設計，具有很大挑戰。

文章充分考慮到老站改造中出現的諸多困難，如：老站保護回路復雜、保護類型繁多；不能全站停電進行改造；改造時無預留屏位；改造過程中，新舊保護同時運行；需鋪設大量臨時電纜等，在此基礎上，以增加經濟性、加強安全性、提高工作效率為目標，提出了一種“集合”新思路，探索出一種優化變電站綜自改造順序的新模式。

2基本思想

由于保護及綜自系統改造時，變電站不能停止對外供電，所以從改造一開始就存在新、舊兩個系統同時存在的情況，我們將改造前運行的保護及綜自系統（舊系統）以及改造后即將形成的新系統分別看作兩個集合。在改造過程中，兩個集合的交集越小，即：它們的回路連接越少，需要帶電搭接的地方越少，需要局部設備停電改造的時間越少，此方案就越好，我們在改造時的難度就越小。

其中，一個變電站的保護及綜自系統所包含的屏及其改造思路如下：

總控屏：涉及每一部分改造的通信，故要在改造前將新屏安放好，如果有預留位置，就一次放到位，如果沒有，則臨時安放，最后搬遷。錄波屏：涉及到每一個大開關改造的電壓、電流、開關量的接入工作，故最好在改造前將新屏安放好，每改造一個開關就將新回路接入新屏，本開關的舊回路在舊屏上退出運行，直到全站改造完成后，將舊屏拆除。如果沒有預留位置，則是在原屏上做好安全措施，拆除舊錄波裝置，安裝新錄波裝置，將舊回路全部接入新錄波裝置，然后改造一路拆除一路的舊回路接入新回路，知道完成。PT并列及測控屏：涉及全站保護測量、計量的二次交流電壓，改造過程中會出現新舊二次交流電壓并存，故要在改造前將新屏安放好。備自投及分段操作屏：涉及110 kV線路及主變改造時進線電流、進線電壓、母線電壓、開關位置及跳閘回路的接入，故要在改造前將新屏安放好。母差屏：涉及到每一個110 kV開關改造時電流、電壓、跳閘、閉鎖放電（針對進線開關）、刀閘位置的接入的回路接入，應在開始改造之前安放新屏。電度表屏：涉及110 kV線路及主變改造時電流、電壓、刀閘位置的接入，應在開始改造之前安放新屏。直流屏：涉及全站保護、測控及自動裝置等的裝置電源，新安放一面屏就要接入直流電源，如果不利舊，應在開始改造之前安放新屏。35 kV線路、10 kV線路保護不涉及其他開關，可以最早開始停電改造，也可以等110 kV及主變部分改造完成后再停電改造。

3幾種方案對比分析

改造前主控室屏位圖如圖1所示。

其中，1G～8G是控制屏，9G～13 G是35 kV線路保護屏（1）至35 kV線路保護屏（5），14 G是繼電器屏（包含三側電壓并列及重動、三側分段操作），15 G是低周繼電器屏（聯切35 kV、10 kV線路），16 G是2#主變保護屏，17 G是1#主變保護屏，18 G是1#主變電度屏，19G~23G是通訊用屏，24 G是錄波屏，25G是 110 kV官崍、寶崍線路保護屏，26G是110 kV臨崍線路保護屏，27G是2#主變及110 KV、35 kV線路電度屏，28 G是電能采集屏。

方案一：1 G～8 G不動，由于35 kV線路保護已移至35 kV保護室，所以可將原35kV線路保護屏（9G~13G）移除，在原屏位分別安置新屏：分段測控屏、110 kV備自投屏、電壓切換屏、2#主變保護屏、2#主變測控屏。按照設計方案，將在舊2#主變保護屏位（16 G）置新線路測控屏。這樣將造成無屏位可用，只能采用“停一路，改一路”長時間停電的方式進行線路保護改造。同時因為原繼電器屏（14 G）上有電壓并列裝置，若要將其移除，為了保證新舊設備正常運行，將需要大量的臨時電纜。該方案跟本文其他方案相比，新舊兩個系統的回路連接多，帶電搭接的地方多，需要局部設備停電改造的時間長，即，兩個集合的交集最大，所以不可取。

方案二：1 G～8 G不動，將原35 kV線路保護屏（9 G~13 G）移除，在原屏位上分別安置新屏：1#主變保護屏，1#主變測控屏，2#主變保護屏、2#主變測控屏，三側PT重動、并列及測控屏。這樣改造好處是有屏位可用，并且在不影響新、舊設備正常運行的前提下完成改造。但是由于將新110 k母差屏改至17 G，這樣需要更多的臨時電纜（至少三根），同時會出現帶電接線的問題，安全性差。該方案跟跟本文其他方案相比，新舊兩個系統的回路連接少，帶電搭接的地方多，需要局部設備停電改造的時間長，即，兩個集合的交集較小，但不是最優方案，所以不可取。

方案三：1 G～8 G不動，先將新總控屏臨時安置，并和相關設備接上電纜；接著將原35 kV線路保護屏（9 G~13 G）移除，在原屏位9 G上安置新110 k母差屏，11 G上安置新電壓切換屏；利用將PT端子箱的相關端子短接的方式，實現新、舊電壓切換裝置并列運行。在改造最后一步，將臨時安置的新總控屏放至14 G。至此改造可以順利完成。該方案跟跟本文其他方案相比，新舊兩個系統的回路連接少，帶電搭接的地方少，需要局部設備停電改造的時間短，即，兩個集合的交集仍最小，是最優方案。

通過從臨時電纜、人工費用、帶電接線三方面對三種方案的分析，所選定的方案是安全性和經濟性都最優越的方案，并在現場的改造過程中收到了滿意的結果。

4結論

文章在全面考慮到老站改造過程中所遇到各種難題的基礎上，以增加經濟性、加強安全性、提高工作效率為目標，提出了一種基于“集合”論的變電站綜自改造優化方案。能否依據“集合”思維，結合實際情況，對各個裝置進行評級劃分，并利用計算機等手段開發出一套實用性軟件，實現改造順序的最優化設計。這是該項目在今后的進一步研究目標。

參考文獻：

[1] 廖萬斌.變電站綜合自動化改造的問題分析[J].廣西電業,2011,(2).

[2] 任玉佩.變電站綜合自動化改造中的幾個問題[J].山西電力,2009,(2).