成莊110kV變電站保護無縫式升級改造

摘要：分析了成莊110 kV變電站第一代微機保護裝置存在的問題，詳細闡述了成莊110 kV變電站保護的升級改造方案，不但解決了第一代微機保護裝置由于設備老化引發的各種問題，提升了繼電保護裝置的性能，而且為電網的安全運行提供了可靠保障。

關鍵詞：設備老化;保護升級改造;掏芯更換

0 引言

成莊110 kV變電站是晉煤集團供電分公司成莊區域供電網絡的樞紐變電站，擔負著為老區三礦、機關及成莊高瓦斯礦井供電的任務，站內110 kV進出線開關及變壓器的繼電保護裝置都是2005年集團公司投入運行的第一代微機保護裝置。針對成莊110 kV變電站綜自設備老化的問題，成莊工區于2018年對站內進出線保護及測控裝置、主變保護及測控裝置、通信裝置、后臺監控機、五防機等進行了升級改造。根據晉城市地調對停電時間的管控要求，結合公司狀態化檢修的相關要求，由于高瓦斯礦井負荷不可能同一時間停電，因此，成莊110 kV變電站綜自設備升級改造時，不再大規模進行整屏更換，而是保留原站內保護屏柜和端子排等，只對保護裝置進行“掏芯”更換以及進行必要的二次布線，保持原有屏柜殼體不動。此次改造項目首次由成莊工區本部人員獨立完成，不僅縮短了線路停電時間，降低了單回路供電運行的風險，提升了電網安全運行的能力，還節省了人力、物力，降低了設備運營成本。

1 第一代微機保護裝置存在的問題

第一代微機保護裝置在日常運行中存在以下問題：（1）保護裝置經常死機;（2）站內通信通道經常堵塞，導致站內信號不能及時上傳至后臺;（3）超過使用壽命，設備老化現象嚴重。

2 110 kV變電站保護升級改造方案

本次110 kV變電站保護升級結合了現場實際情況，通過技術改造，有效縮短了變電站停電時間，實現了改造效益最大化。

2.1? ? 新保護裝置在改造前進行單體交接試驗

一般新保護裝置到達現場后，等待線路停電，做好安全措施，將其安裝到相應的保護屏內，才開始新保護裝置帶電試驗和交接試驗，這種方式存在以下問題：

（1）如果保護裝置內部軟件程序或背板等存在異常或故障，則需要重新拆下來更換;

（2）安裝好后，按照保護裝置交接試驗項目進行試驗，停電時間比較長。

站內110 kV系統的進出線開關涉及的停電范圍比較大，且必須根據晉城市地調審批的停電時間及時恢復供電，所以時間緊，任務重，為使現場安全、穩定、有效地開展改造工作，同時，為了避免出現上述問題，我們在綜自設備改造前，將新保護裝置提前進行了單體交接試驗，一方面檢測設備的完好情況，另一方面提前完成保護裝置的部分交接試驗工作，盡可能縮短停電時間。

2.2? ? 提前通過背板比對，掌握關鍵點

根據出廠資料和設備外觀，提前對新舊保護裝置的尺寸、安裝方式、插件背板進行比對，將新舊保護裝置的不同插件的相似功能和不同功能都梳理清楚，掌握關鍵點，對與現場實際不一致的部位提前進行調整。

以成中I回154開關為例，舊保護裝置RCS-943的插件背板參數如表1所示，新保護裝置PCS-943AM的插件背板參數如表2所示。

舊保護裝置背板有8塊，分別為01號槽位直流插件、02號槽位交流插件、04號槽位CPU插件、05號槽位通信插件、06號槽位24 V光耦插件、09號槽位跳閘出口插件、B號槽位操作回路插件、E號槽位電壓切換插件。

新保護裝置背板有10塊，分別為01號槽位管理及監視插件、02/03號槽位交流輸入插件、04號槽位保護計算及故障檢測插件、05號槽位保護通道插件、08號槽位開關量輸入插件、10號槽位開關量輸出插件、11號槽位開關量輸出插件、13號槽位操作回路插件、15號槽位壓切回路插件、P1號槽位電源管理插件。

新舊保護裝置的特點分別為：

（1）新裝置的01號槽位管理及監視插件與舊裝置的05號槽位通信插件都具有通信、時鐘同步和打印功能，但是通信的方式不同，舊裝置采用的是串口485通信方式，新裝置采用的是以太網口通信方式，用網線直接與主控室的11#公用測控屏的交換機進行連接，形成雙網通信。

（2）新裝置的02/03號槽位交流輸入插件與舊裝置的02號槽位交流插件的功能、端子定義一樣。

（3）新裝置的10號槽位開關量輸出插件是新增的功能插件，其主要作用是提供通道異常、遠傳、手合、閉重的無源節點。為了以后使用方便，本次改造需要把新增功能引出至端子排。

（4）新裝置的08號槽位、11號槽位、13號槽位、15號槽位分別與舊裝置的06號槽位、09號槽位、B號槽位、E號槽位的插件功能、端子定義基本上一致，除了個別端子的定義不同，且現場實際未使用。

（5）新裝置的P1號槽位電源管理插件與舊裝置的01號槽位電源插件功能一樣，但是新裝置還提供兩對裝置輸出的閉鎖和報警空接點，新裝置的開關量輸出插件上也提供了此功能接點，需要注意的是，新裝置的P1板的08號端子光耦24 V電源負極與08號槽位開關量輸入插件的15號端子上的24 V光耦要短接。

根據檢修人員的現場梳理情況進行功能接線，保留相似功能的裝置把線，進一步縮短了線路的停電時間。

2.3? ? 保護裝置“掏芯”更換

本次改造不再大規模進行保護裝置的整屏更換，而是提前對新舊裝置的二次接線進行摸排，對新裝置的背板接線進行校驗，發現模擬量、部分背板的功能一樣，或者缺少一小部分功能，提前將缺少的二次接線焊接至新背板插件上，保留功能一樣的外部二次接線，改造現場只需要將舊裝置拆除，保留舊把線，將舊把線接入新裝置對應的位置，為新設備的投運爭取了時間，使得保護改造工作快速、有序開展。

2.4? ? 通信先行

舊保護裝置采用485和WORDFIP總線通信方式，新保護裝置采用網口通信方式，根據改造工作的部署要求，在改造前將所需要增加的交換機通信設備按照接至保護屏或保護柜的合適空間，提前布置好改造間隔的網線，完成校線等工作，在新設備就位后，裝置一上電，就能直接調試通信、調試后臺，達到新設備、通信同時投運，同時驗收的目的。

結合煤礦供電系統的特點，根據成莊區域的源頭110 kV系統和35 kV系統運行方式的變化，制定了綜自設備改造方案，工區檢修人員獨立完成了所有保護裝置的安裝、配線等工作，成莊110 kV變電站的綜自設備的升級改造實現了停電時間短、以最小工作量實現改造工作效益最大化的目標。此次改造引進了新設備、新技術，不但解決了第一代微機保護裝置由于設備老化引發的各種問題，提升了繼電保護裝置的性能，而且為電網的安全運行提供了可靠保障，為企業安全穩定供電打下了扎實的基礎。

3 結語

110 kV變電站的軟硬件設備在長期運行過程中，常因各種因素的干擾導致出現不同類型的故障。此次成莊110 kV變電站保護通過無縫式升級改造，大大縮短了煤礦停電時間，為高瓦斯礦井供電系統的安全穩定運行提供了保障。

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收稿日期：2020-03-26

作者簡介：成改華（1984—），女，山西晉城人，工程師，研究方向：變電運行及設計。