變電站綜合自動化改造存在的問題探析

馬銀娟

銀川供電局，寧夏 銀川 750002

變電站綜合自動化改造存在的問題探析

馬銀娟

銀川供電局，寧夏 銀川 750002

近年來，隨著“兩網(wǎng)”改造的深入和電網(wǎng)運(yùn)行水平的提高，大量采用遠(yuǎn)方集中監(jiān)視、控制等變電站綜合自動化系統(tǒng)，既提高了勞動生產(chǎn)率，又減少了人為誤操作的可能。采用變電站綜合自動化技術(shù)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)應(yīng)用的方向，也是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，但同樣也不可避免地帶來了一些問題。基于運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本文介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)，從技術(shù)、管理、人員素質(zhì)等方面闡述了當(dāng)前變電站綜合自動化系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中存在的若干問題，并針對這些問題提出了一些建議。

變電站;自動化系統(tǒng);存在問題;技術(shù)改造

1、變電站綜合自動化概述

變電站綜合自動化是將變電站的二次設(shè)備利用現(xiàn)代微機(jī)和通信技術(shù)，將各種功能重新組合，共享信息，實(shí)現(xiàn)對變電站自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化裝置。其主要特征是將控制、保護(hù)、通信等功能綜合起來，分功能模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)組裝，通過各種顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息可視化，利用相關(guān)軟件使運(yùn)行管理智能化。其優(yōu)點(diǎn)在于能共享設(shè)備、信息資源，使全站數(shù)據(jù)統(tǒng)一，避免設(shè)備重復(fù)投資，大量減少占地面積和二次電纜，使變電站設(shè)計(jì)簡捷、布局緊湊；同時(shí)，具有抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，便于施工、調(diào)試、維護(hù)、運(yùn)行和管理等優(yōu)點(diǎn)。目前，變電站綜合自動化正進(jìn)入普及應(yīng)用階段。

2、變電站綜合自動化系統(tǒng)存在的問題

2.1 電力管理體制與變電站綜合自動化系統(tǒng)未能形成一個(gè)有機(jī)的整體。變電站遠(yuǎn)動與保護(hù)專業(yè)雖然有明確的專業(yè)設(shè)備劃分,但其內(nèi)部聯(lián)系已經(jīng)成為不可分割的整體,一旦有設(shè)備缺陷均需兩個(gè)專業(yè)同時(shí)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行檢查分析,這樣極易造成推諉責(zé)任的情況,且兩專業(yè)銜接部分的許多缺陷問題成為“兩不管地帶”,不利于開展工作。

2.2 運(yùn)行維護(hù)人員水平低。目前,變電站綜合自動化系統(tǒng)的部分管理和維護(hù)人員專業(yè)素質(zhì)差,不能很好適應(yīng)新形勢下變電站綜合自動化系統(tǒng)管理和維護(hù)需要,工作效率低,只求過得去,不求技術(shù)精,工作缺乏積極性和創(chuàng)造性。

3、變電站自動化改造的內(nèi)容及技術(shù)要求

3.1 一次設(shè)備的改造及技術(shù)要求

3.1.1 斷路器的改造。主要是能實(shí)現(xiàn)無油化及遙控操作功能,提供可靠的斷路器位置信號;斷路器輔助觸點(diǎn)改造為雙輔助觸點(diǎn)接線以防信號誤發(fā)。

3.1.2 高壓開關(guān)柜的改造。完善機(jī)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;采用包絕緣護(hù)套的辦法加強(qiáng)母線導(dǎo)體間、相對地間絕緣水平,使之達(dá)到高壓開關(guān)柜使用工況要求的絕緣水平。

3.1.3 過電壓保護(hù)設(shè)備的改造。對變電站10kV中性點(diǎn)加裝自動跟蹤、自動調(diào)諧的消弧線圈或經(jīng)小電阻接地;為減少變電站的運(yùn)行維護(hù)工作量,降低殘壓,防止避雷器爆炸,變電站10kV 避雷器宜更換為無間隙金屬氧化物避雷器。

3.1.4 主變壓器輔助元件的改造。改造中性點(diǎn)隔離開關(guān)及操作機(jī)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)遙控操作;對有載調(diào)壓分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方遙控操作;實(shí)現(xiàn)主變溫度遠(yuǎn)方測量及上傳功能等。

3.2 二次設(shè)備的改造內(nèi)容及技術(shù)要求

3.2.1 二次設(shè)備的改造內(nèi)容要求:(1）斷路器控制回路改造后,要簡單、可靠、無迂回接線,控制、保護(hù)、信號及測控單元電源分離;(2）斷路器控制回路斷線、失去控制電源時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方報(bào)警,并保留控制回路故障信號;(3）保護(hù)回路單獨(dú)設(shè)有熔斷器的變電站,保護(hù)回路直流消失后,能遠(yuǎn)方報(bào)警;(4）重合閘裝置要實(shí)現(xiàn)自動投退,在遙控和當(dāng)?shù)夭僮骱祥l后,重合閘電源應(yīng)自動投入,重合閘放電回路自動斷開。在遙控和當(dāng)?shù)夭僮魈l后,自動退出重合閘電源,同時(shí)重合閘裝置自動放電。根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)重合閘后加速和一次重合閘;(5）低頻減負(fù)荷裝置或其他系統(tǒng)穩(wěn)定措施裝置動作跳閘時(shí),應(yīng)自動閉鎖重合閘;(6）斷路器位置信號燈具改為發(fā)光二極管等節(jié)能燈具,提高可靠性;(7）加裝遙控與就地跳、合閘閉鎖回路;(8）對中央信號裝置作必要改造。

3.2.2 二次設(shè)備改造的注意事項(xiàng):(1）檢查全站所接電壓互感器的二次回路確實(shí)只有一個(gè)接地點(diǎn),且接地位置應(yīng)設(shè)在PT 接口屏地排處;(2）檢查電流互感器中性線確實(shí)是一點(diǎn)接地且接地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在保護(hù)室內(nèi),滿足“安評”要求;(3）檢查控制電纜屏蔽層是否兩點(diǎn)接地。

4、變電站自動化改造中應(yīng)重點(diǎn)把握的問題

4.1 對一、二次設(shè)備進(jìn)行改造

變電站改造為無人值班站后,需要穩(wěn)定可靠的一、二次設(shè)備,只有可靠的設(shè)備才能使值班員避免疲于奔命,有充裕的時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控、操作和對設(shè)備故障、事故的處理。

4.2 完善四遙功能

有人值班變電站中一般具有遙信、遙測功能,但不具備遙控功能,其遙信、遙測功能只是為調(diào)度自動化服務(wù)。因調(diào)度所關(guān)注的遙信量相對較少,而無人值班后監(jiān)控值班員對變電站運(yùn)行情況的判斷和處理就全部依賴監(jiān)控系統(tǒng)。所以在無人值班改造中要充分考慮所采集的信息全面、夠用,也要考慮遙控、遙調(diào)點(diǎn)的實(shí)用性,保證能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常,及時(shí)處理異常和事故,盡可能減少值班員在變電站和監(jiān)控中心間無謂的往返。

4.2.1 遙信的完善。對遙信的調(diào)整原則是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對異常和事故的判斷,為此需增加如下遙信項(xiàng)目:

(1）線路(旁路）單元:隔離開關(guān)位置信號、斷路器操作機(jī)構(gòu)異常信號、斷路器控制回路斷線信號、保護(hù)裝置異常信號、交流回路斷線信號、光端機(jī)裝置異常或通道告警信號、重合閘動作信號、斷路器三相位置不一致、SF6氣壓低、SF6低壓閉鎖、油泵頻繁啟動、遠(yuǎn)方和就地控制信號、小電流接地信號、單元事故總信號;

(2）主變單元:冷卻系統(tǒng)異常信號、冷卻器全停信號、控制回路斷線信號、主變油位異常信號;

(3）中央信號:預(yù)告總信號、直流接地信號、直流裝置異常信號、10kV系統(tǒng)接地信號、PT 二次回路異常信號、故障錄波器動作信號、故障錄波器異常信號、低周減載裝置動作信號、低周減載裝置異常信號、站用電源自投裝置動作信號、備用電源自投裝置異常信號、站用電系統(tǒng)異常信號、消防裝置動作及報(bào)警信號、消防裝置異常信號、遠(yuǎn)動及通訊裝置異常信號、控制方式由遙控轉(zhuǎn)為當(dāng)?shù)乜刂频男盘枴⒎辣I報(bào)警信號、GIS 設(shè)備的有關(guān)信號等。

4.2.2 遙測的完善。對遙測主要增加以下內(nèi)容:三相操動機(jī)構(gòu)開關(guān)電流增加至三相;采集母線三相電壓;分段、母聯(lián)電流;直流電壓;變壓器油溫;站用變低壓側(cè)三相電壓。

4.2.3 遙控和遙調(diào)的完善。由于對電壓質(zhì)量的控制要求越來越嚴(yán)格,需頻繁對主變分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。在多變壓器的站中,這將伴隨變壓器中性點(diǎn)接地刀閘的頻繁操作,故結(jié)合改造,實(shí)現(xiàn)了主變中心點(diǎn)接地刀閘的遙控。為了方便檢修和調(diào)試,防止誤控開關(guān),在每個(gè)開關(guān)上安裝了遠(yuǎn)方就地切換開關(guān),只有切至“遠(yuǎn)方”位置時(shí)才能進(jìn)行遙控。

4.3 裝設(shè)安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)

變電站安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)集智能的防盜、防火、輔助巡視、事件記錄和管理等功能于一體,為無人值班變電站的安全運(yùn)行提供了重要技術(shù)手段。變電站安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括:攝像機(jī)等監(jiān)視設(shè)備,紅外對射、紅外雙鑒、高分貝聲光告警裝置等防盜設(shè)備,以及主機(jī)及數(shù)據(jù)采集和控制單元。主要在圍墻配置紅外對射,在主要出入口配置紅外雙鑒,在主建筑或者圍墻上裝設(shè)高分貝聲光告警裝置,并且對燈光進(jìn)行控制。通過主機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮和遠(yuǎn)傳、告警和連動、圖像的記錄、與消防主機(jī)互聯(lián)。值班員可以在監(jiān)控中心對變電站進(jìn)行可視化監(jiān)控。

4.4 計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)改造

進(jìn)行此項(xiàng)改造工程時(shí),要使用交流電源,如后臺機(jī)、通信主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等,如果對這些設(shè)備斷電的話,將造成變電站失去監(jiān)控,歷史數(shù)據(jù)丟失,所以這些設(shè)備都要求不間斷供電。傳統(tǒng)的電源都采用UPS,但實(shí)踐證明,由于UPS 的電池得不到及時(shí)的維護(hù),電池的容量在1～2年后將大幅度減少,在市電失去后,不能保證供電時(shí)間。故在改造中,經(jīng)過對站用蓄電池容量驗(yàn)算后,安裝了在線式逆變電源。在運(yùn)行中還嚴(yán)格要求非重要負(fù)荷不能接到逆變電源上,保證了這些重要設(shè)備的不間斷供電和切換。

4.5 接地網(wǎng)的改造

有些變電站在綜合自動化改造后，其接地網(wǎng)未變。但是，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，短路容量不斷擴(kuò)大。微機(jī)型繼保裝置對變電站接地網(wǎng)的要求越來越高。因此，應(yīng)提高接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。按照繼保反措要求，改造不良接地網(wǎng)，使用導(dǎo)電率高、耐腐蝕性強(qiáng)的接地網(wǎng)，確保接地電阻小于0.5Ω，并符合《計(jì)算站場地技術(shù)要求》和《計(jì)算站場地安全要求》。以防止由于接地網(wǎng)的不良導(dǎo)致故障時(shí)地電位升高，引起繼電保護(hù)誤動、拒動、燒壞二次設(shè)備等事故。

5、驗(yàn)收投運(yùn)

1）按繼電保護(hù)要求對設(shè)備驗(yàn)收，除常規(guī)的保護(hù)整組傳動試驗(yàn)外，要著重加強(qiáng)對設(shè)備的遙控、遙信、遙測、遙調(diào)操作驗(yàn)收，如果把關(guān)不嚴(yán)，將對今后運(yùn)行帶來負(fù)面影響。

2）根據(jù)“四遙’驗(yàn)收情況及設(shè)備的具體特點(diǎn)，制定相應(yīng)的運(yùn)行操作規(guī)程；在設(shè)備投運(yùn)后，列出系統(tǒng)運(yùn)行要點(diǎn)，以利于今后維護(hù)。

3）竣工圖紙、校驗(yàn)報(bào)告書、技術(shù)資料及時(shí)報(bào)送管轄單位及運(yùn)行操作班：做好變電站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份工作（因變電站設(shè)備的數(shù)據(jù)常常需要根據(jù)現(xiàn)場情況修改，靈活性大）。為今后的運(yùn)行維護(hù)、檢修改造作好技術(shù)上的準(zhǔn)備。

6、運(yùn)行維護(hù)

1）加強(qiáng)運(yùn)行操作人員的現(xiàn)場培訓(xùn)。運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和對新設(shè)備的熟悉程度，將直接關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量。運(yùn)行人員應(yīng)在設(shè)備投運(yùn)前，熟悉變電站的運(yùn)行方式、主接線情況，學(xué)會使用操作微機(jī)裝置，并經(jīng)嚴(yán)格考核后方可擔(dān)任運(yùn)行維護(hù)工作。

2）某變電站改造前在高溫酷暑期間，由于保護(hù)裝置設(shè)備室空間過于狹小，空調(diào)降溫?zé)o法達(dá)到設(shè)備規(guī)定的運(yùn)行環(huán)境溫度，某微機(jī)裝置過于密封而導(dǎo)致局部發(fā)熱燒損。因此，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備巡視，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。氣候惡劣、氣溫異常時(shí)，合理調(diào)節(jié)現(xiàn)場工作環(huán)境（啟用加熱器除濕、開空調(diào)降溫等），維護(hù)微機(jī)設(shè)備在健康運(yùn)行狀態(tài)。

3）完善遠(yuǎn)方后臺裝置的遙控、遙測、遙信、遙調(diào)功能。全天候監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。做好各種事故預(yù)想，能正確分析后臺信號，判斷故障情況。

4）建議將GPS衛(wèi)星對時(shí)及故障錄波裝置列入日常巡視的重點(diǎn)項(xiàng)目。確保電力系統(tǒng)故障情況能隨時(shí)記錄，便于分析處理。

5）許多變電站綜合自動化改造后，其保護(hù)、控制、信號、電磁鎖電源均統(tǒng)一為220V直流電源，使室外設(shè)備直流回路增加了。因此要做好室外直流回路的維護(hù)工作，減少發(fā)生直流接地故障的發(fā)生。

7、結(jié)語

根據(jù)綜合自動化變電站的應(yīng)用情況、繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向，需要電力工作者在實(shí)際工作中,要與時(shí)俱進(jìn),開拓進(jìn)取,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn), 以補(bǔ)充和完善綜合自動化變電站的功能。完善電網(wǎng)骨架，提高電力企業(yè)的生產(chǎn)效率，為提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平提供現(xiàn)代化手段和物質(zhì)基礎(chǔ)保證。要用發(fā)展的眼光來進(jìn)行變電站綜合自動化系統(tǒng)建設(shè),確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行。

[1]龔強(qiáng)， 王津.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化技術(shù)與應(yīng)用.北京:中國電力出版社, 2005

[2]張繼雄.變電站自動化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問題.內(nèi)蒙古電力技術(shù),2005

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.089