110kV变电站多阶段产品共存的综合自动化改造问题.pdf

第 2 1 卷 第 3期 2 0 0 8年 3月 广 东 电 力 guangd0ng electri c pow er vo1 21 no 3 m a r 2 ( )08 文章编号 ： 1 0 0 7 2 9 0 x( 2 0 0 8 ) 0 3 0 0 5 7 0 4 1 1 0 k v变 电站 多阶段产 品共存 的 综 合 自动化 改造 问题 陈志钊 ( 东莞供 电局 ，广 东 东莞 5 2 3 1 2 0 ) 摘要：变电站综合 自动化 系统经历了多阶段的发展 。一个逐步扩建的变电站会存在不同阶段的产品，在综合 自 动化 系统 中如何 组合 各阶段 的产品将是一 个亟待 解决的问题。以 1 1 0 k v洪梅 变 电站的综合 自动 化改造 为例 ，提 出了通过分层分 布式结构 、面向对 象设 计的综合 自动化 系统连接 多阶段 的保 护测控 装置 ，完成统一 的通信接 口 的实现 方案 。介 绍 了该变电站 综合 自动化 系统 的结构、功能 、特点和配置 ，以及进行改造的 实施步骤 。 关键词 ：变电站 综合 自动化 ；微机 保护 ；监控 系统 中图分类号 ：t m7 6 文献标志码 ：b i nt e g r a t e d au t o ma t i o n re c o ns t r u c t i o n i n 1 1 0 kv s u b s t a t i o ns wi t h m u l t i s t a g e pr o d u c t s chen zhi z ha o ( do n g g u a n p o we r s u p p l y bu r e a u。do n g g u a n。gu a n g d o n g 5 2 3 1 2 0ch i n a ) ab s t r a c t ：i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m o f s u b s t a t i o n h a s g o n e t h r o u g h mu l t i s t a g e d e v e l o p me n t th e r e f o r et h e r e ma y b e p r o d u c t s o f d i f f e r e n t s t a g e s i n a g r a d u a l l y e x p a n d e d s u b s t a t i o n a n d h o w t o i n t e g r a t e t h e m i n t h e a u t o ma t i o n s y s t e m i s a p r o b l e m p r e s s i n g f o r s o l u t i o n i n t h i s p a p e r t h e i nt e g r a t e d a u t o m a t i o n r e c o n s t r u c t i o n i n 1 1 0 k v ho n g me i s u b s t a t i o n i s c i t e d a n d t h e u s e o f i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m wi t h h i e r a r c h i c a l ， d i s t r i b u t e d c o n f i g u r a t i o n a n d o b j e c t o r i e n t e d d e s i g n i s p r e s e nt e d f o r c o n n e c t i n g m u l t i s t a g e p r o t e c t i v e a n d mo n i t o r i n g d e v i c e s a n d r e a l i z i n g u n i f i e d c o mmu ni c a t i o n i n t e r f a c e th e c o n f i g u r a t i o nf u n c t i o n s ， f e a t u r e s a n d d i s p o s i t i o n o f t h e i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m i n t h e s u b s t a t i on a r e d e s c r i b e d t o g e t h e r wi t h t h e r e c o n s t r u c t i o n p r o c e d u r e s ke y wo r d s ：i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n of s u b s t a t i o n；mi c r o c o m p u t e r b a s e d p r o t e c t i o n；mo n i t o r i n g s y s t e m 变电站 自动化 系统 的发展可大致分 为三 个阶 段。第一阶段是 2 ( ) 世纪 8 ( ) 年代的面 向功能设计的 集中式远程终端设备 ( rt u) 加 常规保护模式 ，以 rt u为基础的远动装置及当地监控装置是其代表。 该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的 基础上增设 r t u，主要功能是实现与远方调度的 四遥通信 ，与继电保护装置 ( 包括安全 自动装置) 的 连接 ，通过硬接点或串行 口接人 的较 多。此阶段为 变电站 自动化系统 的初级阶段。第二阶段是面向功 能设计的分布式测控装置加微机保护模式 。2 ( ) 世 纪 9 ( ) 年代初期 ，单元式微机保护及按功能设计的 收 稿 日期 ：2 0 0 7 1 0 0 9 分散式微机测控装置得到了广泛的应用 ，其特点是 继电保护装置( 包括安全 自动装置) 与测控装置独立 运行 ，应用现场总线和网络技术 ，通过数据通信进 行信息 交换 ，但 电缆互联仍 较多，扩展性功能不 强 。第三阶段是面向间隔、面向对象设计的分层分 布式结构模式 。2 ( ) 世纪 9 ( ) 年代 中后期 ，计算机技 术 、网络技术和通信技术飞速发展 ，采用分层分布 式 的系统结构 ，以间隔为单位 ，面向对象设计保护 测控单元 ，形成真正意义上的分层分布式 自动化系 统 。为减少中间环节，避免通信瓶颈，要求装置直 接连接 以太网与监控后 台通信 1 ，甚至要求保护 装置和监控网络独立组网。由于采用了先进的网络 维普资讯 第 2 1 卷 通信技术和面向对象没计模式 系统配置灵活 ，扩 展方便 。 一 些运i i - h l司较长的变电站其 自动化系统历 绎多个阶段。混合了不同设汁模式的产品。进行变 电站 自动化系统改造时 需保 留投运时 甘 1 未到期的 产品改造过期产品。如何将不同时期的产品接人 同一个综合自动化系统中是一个新的课题 。 1 1 1 ( ) k v洪梅变电站的现状 1 1 ( ) k v洪悔变电站其 1 1 ( ) k v侧为线路 一变 压器组外桥单元接线，1 1 ( ) k v线路是万阁甲洪线 、 万阁乙洪线 2回线路 ，带有 3台 5 o mv a 变压器。 1 【 】 k v侧为单母线 四分段 接线 1 ( ) k v 母 线为 4 段 1号、3号主变压器低压侧分别接人 1 ( ) k v l 段 、m段母线分别带 1 ( ) k v馈线 9同、电容器 2 组 、接地 自用电变压器 1 台2号主变压器 1 ( ) k v 侧设双分支接线 分别接人 1 ( ) k v u甲段、 乙段 母线 ，其中 1 l 甲段 母线带 1 ) k v线 路 5 f 1 、电容 器 1 组 丌乙段母线带 1 ( ) k v线路 5回、电容器 1 组 、接地 自用电变压器 1台。1 0 k v侧设有专用分 段问隔 2个。陔变电站有 2台 5 0 mva有载调压 变 器，1 1 ( ) k v侧中性点采用直接接地 方式，1 ( ) k v母线侧中性点采用绛消弧线圈接地的方式。 1 1 ( ) k v洪梅变电站现 为无人值班的四遥 变电 站。站内有微机五防系统 1 套 1 1 ( ) k v 一次设备 为户外常规 设备保护 控制 没备均放在主控制室 内；1 ( ) k v 一次设 备为户内 ool a 犁开关饪 ，保 护控制设 备、汁量装 置集中组屏安装在主控制室 i j 、j 。该站 r t u 为曰电南京 自动化股份有限公 司的 b j 一 1系列产 品包括总控 制装置屏 1面、数据采 集肼 1 面 、系统控制屏 1 和监控主机屏 1 。 1 号、3号主变压器保护为深圳南瑞科技有限 公 i 刁 的 i s a一 1系列产品；2号主变压器保护为深圳 南瑞科技有限公司的 i s a 3 0 0系列产品并没 i面 测控屏。i ( ) k v i段母线和 1 弓 电容器保护为深圳 南瑞科技 有限公 司的 i s a一 1系列产 品2号电容 器 、 号接地 自用电变压器保护为深圳南瑞科技有 限公 刮的 i s a- 2 ( ) ( ) 系列 产 品；i ( )k v i ii 段 母线 的 卜 f 2 7线路段、电容器 、接地 自用电变压器保护 为深圳南 瑞 科技 有 限公 司的 i s a- 2 0 0系列 产 品。 1 0 k vi l 甲段和兀 乙段母线、电容器、接地 自用电变压器 以及 1 ( ) k v h 段母线的 f 2 8 f 2 9线路段 的保护采用 深圳南瑞科技有限公 司的 i s a - 3 ( )( ) f系列产品。站 内 设珠海共创有限公司的微机五防系统 i 套。 2 1 1 ( ) k v洪梅变电站 的改造办法 2 1 系统结构 在 i i ( ) k v洪悔 变电站的综 合 自动化改造 中。 需按无人值守站 并结合该站的实际情况设计 i 套 微机综合自动化监控系统要求新的监控系统能与 2号主变压器、i ( ) k v i i 段 母线保护 、洲控系统通 信兼容。临控系统设置在主控制事内。更换 i ( ) k v t 段和段母线 、电容器、接地 自用电变压器的保 护装置，i ( ) k v母线 、电容器和接地 自用电变压器 保护采用国产微机 保护、测控二合一设 备，均集 中组屏安装在主控制室 ；更换 i 号 、3弓 主变压器 保护 ，主变 器保护采用国产微机型保护装置主 保护和后备保护采斤 j 不同的电流互感器绕组 ，保护 装置组柜安装 于主控制室 内；整理 i ( ) k v线 路电 容器及主变压器电能表计量回路 ，坪增加 1 套电能 采集装置；设置 i套 全球定位 系统 ( gp s ) 对 时装 置 ；站内现有微机瓦防系统 1 套 ，对五防系统进行 升级 ；3 8 o v 2 2 ( ) v配电屏选片 】 智能式开关柜主 开 火 采 用 自 动 切 换 装 置 ( a u t o ma t i c t r a n s f o r m s y s t em ， ats) 。 监控系统采用分层分布式结构 以问隔为单 位按对象进行 设计。整个系统分为站级层干 u 主控 制室间隔层网络按双网结构 考虑通信介质采朋 屏蔽 x 义 绞线或光纤，站级层和主控制 间隔层采f i j 以太网。对本期工程需保留的主变 器、1 l 】 k v部 分测控装置町采用以太网或总线型网络 、监控系统 的结构女 i i 图 1 所示。 网络 操作员 操作 根 l we b 地凋 gp s 图 1 1 1 0 k v洪梅变电站监控系统的结构 维普资讯 第 3期 陈志钊 ：1 1 ( ) k v变电站多阶段产品共存的综合自动化改造问题 2 2 系统功能 2 2 1 运行监视功能 运行监视功能主要包括变电站正常运行时各种 信息的监视和事故状态下的自动报警 ，对设备异常 和事故 的分类和等级设定。当设备状态发生变化时 推出相应画面 ；发生事故 时，事故设备闪光直至运 行人员确认 ，可方便地设置每个测点的越限值 、极 限值 ，越 限时 发 出声光报 警 并推 出相 应 画面 。 2 2 2 事故顺序记录和事故追忆功能 对断路器 、隔离开关和继电保护装置动作发生 次序进行排列 ，产生事故顺序报告。 2 2 3 运行管理功能 可进行 自诊 断、在线统计和制表 f f lj ，按用户 要求绘制 各种图表，定 时记 录变 电站 的各种 运行 数据 。 2 2 4 远动功 能 在站级层设置双远动主站 ，按双通道考虑 。可 从计算机网络上直接获得站内全部运行数据 ，可与 调度端和中心站的主站进行通信 ，将其所需的各遥 测 、遥信量传给调度端，同时 ，也可接收调度端发 来的遥控信息，并具有通道监视功能。 2 3 控制操作 1 1 0 k v洪梅变 电站的控制范 围包括全站 的断 路器、电动隔离开关和主变压器调压开关 、主变压 器中性点 接地隔离 开关。断路 器按远方 、监控 主 站 、测控柜和就地四级控制 ；电动隔离开关、主变 压器调压开关和主变压器 中性点接地隔离开关按远 方 、监控主站和就地 三级控制 。1 1 ( ) k v断路 器合 闸控制 回路具有同期检测功能。 为了保证整个监控 系统能安全 、可靠地运行 ， 监控系统须具有相应的监控防误闭锁等安全、保护 措施 。措施包括 ： a )设 置操 作权限 ，依据操作 员权 限的大小 ， 规定操作员对系统及各种业 务活动的使用范围； b )唯一性操作 ，如确定 了一种操作方式 ，就 必须闭锁其它操作方式 ； c )对运行人员的任何操作，计算机都将进行 命令合法性检查和闭锁条件检查 ； d )按选点 、校验 、执行的步骤进行操作。 2 4 继电保护配置 主变压器主保护为 1 套二次谐波制动原理的微 机型纵差保护和主变压器本体非电量保护 ，若主保 护动作，则变压器各侧断路器跳闸。对于后备保 护 ，在 1 1 ( ) k v侧设置 1 1 0 k v复合 电压过流保护 、 零序保护和过负荷保护 ；在 1 0 k v侧设置 1套 1 ( ) k v复合电压过流保护 ，作为 1 0 k v母线 和馈线近 端故障时的后备保护。后备保护的第一时限均跳开 1 0 k v分段线路 ，第二时限跳开主变压器各侧 。 1 0 k v馈线保护采用微机 型速断 、过流保护 ， 1 ( ) k v 电容器保护采用微机型过压、失压 、电流速 断、过流保护 ，1 0 k v接地 自用电变压器保护采用 微机型速断、过流及高低压侧零序过流保护 。3 8 ( ) v 2 2 0 v配电屏设 a ts 。 在产品选型中，由于 i s a一 3 0 0 f系列保护测控 装置是 2 0 0 6年投入的产 品，这次改造需保留 ，其 它系列的设备则更换 为深圳 南瑞科技有 限公 司的 i s a一 3 0 0 g 系列 保护测 控装 置。i s a一 3 0 0 g 系列 保 护测控装置由深圳南瑞科技有限公司研发生产 ，适 用于多种 电压等级 、多种 自动化设计模 式的变电 站 、发电站 ，由距离保护单元 、成套变压器保护单 元 、线路保护测控单元 、电容器保护测控单元 、馈 线保护测控单元 、电动机保护测控单元、备用电源 自动投入装 置 、电压无 功调节单元 、间隔测控单 元、电压互感器测控单元、公共测控单元 、通用辅 助装置等构成 。 2 5 屏柜布置 主控室现有 3 6个屏位 ，改造 中将新增 9个屏 位 ，保留 i 段直流充电馈线屏 3面 、通信装置屏 2 面 、1 ( ) k v线路保护测控屏 2面 、电能表屏 4面 、 消弧控制中心屏 2面 、2号 主变压器保护测控屏 2 面 、1 0 k v分段保护 自动投 入及电压并列屏 1面 。 新的微机型测控 、保 护设备均组 柜布置在保护室 内，具 体设备 有 1号 、3号主 变压器保 护屏各 1 面 ，1号、3号主变 压器测控屏各 1面，1 ( ) k v i 段母线 、段母线 、电容器、接地 自用电变压器保 护测控 屏 4面 ，直 流 充 电馈 线 屏 3面 ，3 8 0 v 2 2 0 v交流配电屏 3面，不问断电源( up s ) 屏 1面， 远动 总控 制屏 1 面 ，公 用测 控屏 1 面 ，远动 交换 机 屏 1面，gp s对时屏 1 面和保护信息管理屏 1面。 主变压器保 护、测控 设备 各 自独立 组柜 ，1 0 k v部分采用保护和测控合二为一装置 ，集 中组屏 安装在主控制室。 2 6远动 1 1 0 k v洪梅变 电站 由东莞地调运行监控 ，变 维普资讯 第 2 1 卷 电站远动信息需传送到东莞地调 。在综合 自动化系 统巾，远动功能由监控系统的远动主站完成 不再 设置专门远动装置。1 1 ( ) k v洪梅变 电站至东莞地 调维持现有通信通道 。通信规约要求与东莞地调 自 动化系统相匹配预留一个局域网络通道接 口。 远动工作站连接着间隔层的保护测控装置和各 种智能采集设备收集系统模拟量、开关量和电能 量等信息 ，经规约转换和处理后 ，以各 种远动规 约，通过模拟通道 、数字通道或 网络向调度端 ( 或 集控站 ) 传送信息；同时接收远方调度的控制命令 转发给相应的智能设备，完成控制端 与间隔层设备 的信息交互 。 远动工作站采用双机冗余 配置，当一 台异常 时，另一 台能执行全部功能实现无扰动切换 。 3 改造 实施步骤 对 1 1 ( ) k v洪梅变电站实施综合 自动化改造的 步骤是 ： a )利用增加的 9个屏位 分别安装远动总控 屏、公用 测控屏、保护 信息管理屏 、远动交换机 屏、gp s对时屏、1号主变压器保护测控屏及 3号 主变压器保护测控屏 1号、3号主变压器轮流停 电进行相关改造 。 b )拆除 1 p ( 原 1号主变压器保护屏 ) 、5 p ( 原 3号主变压器保护屏) 、1 ( ) p ( 原继电器屏 ) 位置上的 旧设备。对 1 ( ) k v i段母线停电，拆除 2 p位置上 1 ( ) k v 1 段母线电容器保护屏 ，利用 1 p和 2 p位置 安装新的 1 ) k v i段母线电容器、接地 自用电变压 器保护测控屏 ，并进行相关改造 。 ( 上接 第 5 6页 ) c )经过两次动平衡加重后 。2号机组 7号瓦 y方向轴振 和 5号、6号、7号号轴承盖振动过大 的故障已经消除，可以安全运行。但 由于东方 ( ) ( ) mw 超临界机组设计制造存在先天缺陷 2号机组 又有一些特殊情况 ，因而 ，需要运行人员在今后的 运行中逐渐摸索、积累一些适合 2 号机组 自身特点 的操作和控制方法 ，调整机组到最佳状态。 参考文献 ： r i 靖海电厂2号机绀 5号 、f 1 号轴承振动情况报告r ri 广东揭 c )对 1 ( ) k v ii i 段母线停 电，拆除 2 3 p和 2 4 p 位置 e 1 ( ) k vii i 段母线保护屏 ，在原位置上安装新 的 1 0 k vh i 段母线电