傳統(tǒng)箱式變電站接入配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)改造的初步實(shí)現(xiàn)

鄧斯恬+范宇

明確了配網(wǎng)自動(dòng)化和傳統(tǒng)箱變特點(diǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)箱變特點(diǎn)，通過對箱變一次設(shè)備和二次設(shè)備的改造初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視箱變運(yùn)行參數(shù)及開關(guān)的遠(yuǎn)程控制，最后對改造后的箱變具備的功能進(jìn)行簡析和展望。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展及居民生活質(zhì)量的日益增長，電力客戶對供電質(zhì)量及供電可靠性要求不斷提高，迫切需要電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級來匹配當(dāng)前的供電需求。配網(wǎng)自動(dòng)化利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形等進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。而對箱變的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的監(jiān)視控制將大大提高供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及供電能力，降低勞動(dòng)成本，提升服務(wù)質(zhì)量，為配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)箱變結(jié)構(gòu)

箱式變電站已經(jīng)成為我國配網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的主流產(chǎn)品之一，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上主要分為美式箱變和歐式箱變，目前我國以歐式箱變?yōu)橹鳌Ｏ渥円话惴譃楦邏菏摇⒆儔浩魇摇⒌蛪菏胰齻€(gè)部分，分別由高低壓開關(guān)設(shè)備、變壓器、電能計(jì)量裝置、無功補(bǔ)償裝置以及其他輔助設(shè)備組成，具有體積小、占地少；投資小、效益高；成套性強(qiáng)、安裝便捷等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)箱變作為直接面向電力客戶的終端配電成套裝置，除滿足基本的供電需求功能外，不能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控，更無法滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的需要。為實(shí)現(xiàn)箱變監(jiān)測、控制和通訊，有必要對傳統(tǒng)箱變進(jìn)行改造。

此次改造的箱變?yōu)橛蓪幐窭孰姎鈴S家生產(chǎn)的小型一體化箱變，其主接線圖如圖1所示，高壓側(cè)使用負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器，負(fù)荷開關(guān)型號為，分勵(lì)A(yù)C220V，手動(dòng)操作，配輔助開關(guān)2開2閉，熔斷器型號為，共3只。變壓器選用全密閉油浸變壓器，容量為100kVA。低壓側(cè)配置總開關(guān)和三個(gè)出線開關(guān)，并裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。

由于此類箱變沒有數(shù)據(jù)采集模塊、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備等設(shè)備，不能對其遠(yuǎn)程監(jiān)控，無法滿足配網(wǎng)自動(dòng)化要求，為實(shí)現(xiàn)對該箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有必要對其進(jìn)行改造。

箱變改造過程

1.遠(yuǎn)程監(jiān)視的實(shí)現(xiàn)

以該箱變已有的電流互感器（CT）為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對箱變低壓側(cè)的遠(yuǎn)程監(jiān)視，箱變中加裝信號線，在原有測量裝置的二次側(cè)加裝一組數(shù)據(jù)采集裝置和光電信號轉(zhuǎn)換裝置，采集數(shù)據(jù)可通過光纖傳輸?shù)胶笈_，配微機(jī)顯示裝置，實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)電流、電壓的監(jiān)視。該箱變?nèi)萘繛?00kVA，低壓側(cè)CT型號為級，最高工作電壓為660V，CT二次輸出容量為Sm=5VA，滿載負(fù)荷誤差不超過0.5%，可計(jì)算出遠(yuǎn)程測量電流和電壓。假設(shè)低壓側(cè)實(shí)際電流為I，遠(yuǎn)程測量所測得電流為Im，計(jì)算出的電壓為Um，則有：

公式（1）表征了CT二次側(cè)電流與實(shí)際電流的關(guān)系，通過公式（2）可得出遠(yuǎn)程監(jiān)視的二次側(cè)電壓。通過數(shù)據(jù)采集裝置采集箱變里的各種狀態(tài)量（如開關(guān)、刀閘位置）和模擬量（如電壓、電流等），對箱變的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

2.遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)程控制，需要在箱變中加通信線以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并且需要數(shù)據(jù)采集、匯集和轉(zhuǎn)發(fā)功能，如圖2所示，綠色通信線實(shí)現(xiàn)箱變中信息傳輸，如電流互感器二次監(jiān)控信號，開關(guān)位置信號，停送電信號等，并應(yīng)考慮通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建設(shè)、擴(kuò)容和改造，以便于實(shí)現(xiàn)對配電通信系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。

高壓斷路器K1具備切除故障電流的功能，額定電壓為12kV，額定電流100A，分勵(lì)A(yù)C220V，電動(dòng)操作，可就地和遠(yuǎn)方操控，遠(yuǎn)方和就地均配操作按鈕及其對應(yīng)的開關(guān)位置指示裝置，高壓側(cè)接地刀閘為D1。低壓總斷路器K2額定電壓0.66kV，額定電流200A，電動(dòng)操作，遠(yuǎn)方和就地操控，設(shè)置對應(yīng)的控制按鈕并設(shè)位置顯示裝置。開關(guān)K1和K2的動(dòng)作配合邏輯如圖3和圖4所示，高壓側(cè)接地刀閘D1不需要遠(yuǎn)程操作，但需要監(jiān)測刀閘位置信息，遠(yuǎn)方停送電前都需先檢查接地刀閘的位置。遠(yuǎn)程控制進(jìn)行停電時(shí)，操作人先斷開K2，再確認(rèn)K2位置指示燈指示斷開，無異常報(bào)警，然后斷開K1并確認(rèn)指示燈位置斷開，不合接地刀閘D1。若有檢修工作，必須合接地刀閘D1，可由人工就地操作接地，待工作結(jié)束后可就地完成送電，若需遠(yuǎn)程控制送電，工作人待工作結(jié)束后，需先斷開接地刀閘，再按圖4的流程進(jìn)行遠(yuǎn)程送電。箱變處應(yīng)配置專用后備電源，確保在主電源失電情況下后備電源能夠維持配電終端運(yùn)行一定時(shí)間以及進(jìn)行開關(guān)分合閘。

運(yùn)行方式分析

通過對箱變改造，初步實(shí)現(xiàn)了箱變低壓側(cè)輸出電流、電壓的遠(yuǎn)程監(jiān)視，遠(yuǎn)程分合高、低壓斷路器。總體來看，箱變改造應(yīng)以對實(shí)施區(qū)域供電可靠性、一次網(wǎng)架、配電設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的全面評估為基礎(chǔ)，設(shè)定合理目標(biāo)，制定明確方案，因地制宜、分階段實(shí)施。后期建設(shè)中可以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)代替電流表、電壓表、按鈕、信號燈等裝置，并可以不斷拓展監(jiān)控功能，比如溫濕度監(jiān)控、無功補(bǔ)償?shù)龋@些功能的實(shí)現(xiàn)，需要配備相應(yīng)的遠(yuǎn)程平臺提供支持，可以考慮將某一線路或者區(qū)域的全部箱變集中管控，針對要實(shí)現(xiàn)的功能不斷進(jìn)行完善。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鄉(xiāng)配網(wǎng)自動(dòng)化和“無人值守”已得到普及推廣，配網(wǎng)自動(dòng)化所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也越來越為人們所認(rèn)知，采用計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、微電子等技術(shù)對高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測量、調(diào)節(jié)、通訊、控制，實(shí)現(xiàn)箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控必然是未來發(fā)展趨勢。