变电站综合自动化在电力系统中的应用

1、变电站综合自动化在电力系统中的应用随着计算机技术的飞速发展,微机综合自动化装置在电力系统中得到了越来越广泛的应用,二次保护装置经历了常规的突出式和插件式电磁保护、机电式保护、晶体管保护、集电路保护到微机保护。常规控制、保护装置逐步从电力系统中退出历史舞台。取而代之的变电站综合自动化系统是一种全新概念的智能化成套装置,它是调度自动化的变电所端设备RTU与变电所的微机保护装置发展到一定程度以后相互结合的产物,是在计算机技术、电子技术和网络通信技术的基础上发展起来的。它从变电所整体出发,将断路、变电器、隔离开关等设备的保护、监控、测量、信号、远动、通信、直流和五防功能闭锁功能集于一体的自动化模块装置

2、,并按预定的程序和要求对变电秘进行自动监视、测量、协调和控制的一种综合自动化系统,它是自动化动手术在变电所应用的一种方法。变电站综合自动化系统的特点:目前,我国应用的综合自动化系统主要有两种安装方式,一种是组屏集中安装,另一种是模块单元分散在开关、变压器附近就地安装,这两种方式与常规保护相比,除了能满足常规控制保护的所有功能外,还具有如下特点:1、系统具有种类齐全、功能完善的保护装置、自动化装置、控制、测量和监控等功能;2、具有各种控制保护功能的下放单元,节省大量控制和测量电缆的投资,接线少、施工周期短;3、变电所主建筑物减少,节省投资;4、采用低成本、高可行性的电子元件;5、交流采样,具有免

3、维护、智能化程度高,稳定性好等特点;6、标准化独立结构,各模块在电气上完全独立,提高了运行的可行性。7、避免了常规变电所通信、计量、远动、保护等各管一摊,相互扯皮,相互推诿的现象。变电站综合自动化系统的优点:1、减轻值班人员的经常定时抄表,计算电能平衡等负担,可直接通过点击鼠标,便可观察负荷大小、电量指数、功率因素、故障性质等参数;2、采用先进技术,设备运行可靠,维护检修量减少,降低设备检修费用,减轻了劳动强度,提高了劳动生产率;3、准确事故分析,快速事故处理。利用综合自动化系统的事故录波,对事故分析,判断事故的性质和类型,可大大缩短事故造成的停电时间;4、高品位的应用,低价格的投资。新建一座

4、常规35KV变电所,二次设备的投资约占总投资的30%,一般为30-40万元,主控制和值班室、休息室约占全站总土建费用的50%,一般为60-70万元,而且只能实现“两遥”,不能满足电网现代化管理的要求。如采用综合自动化,既功能强大,又节省投资,何乐而不为。5、与常规站相比,减少站区占地面积,接线简单,缩短了工期,节约了资金。变电站综合自动化在我局的应用及存在的问题我局220KV复兴变电站综合自动化改造,110KV塔沱变电站综合自动化改造、新建的110KV西郊变电站综合自动化部分等综合自动化变电所投入使用,运行实践证明,综合自动化使我局的经济效益和管理水平有了很大的提高,也为我局争一流供电企业打下

5、了坚实的基础。但同时,也暴露出一些问题,如事故时,弹不出闪烁画面;遥测量精度不能满足远动化衫达标要求;直流系统、所用电的遥测、遥信与综合自动化不配套;综合自动化系统没有五防闭锁,加大了运行人员误操作的可能;保护投退、定值修改、压板投退画面只有一个,不便于运行与保护检修,人员责任划分权限不明确,极容易混淆;异常信号不报警等。对综合自动化变电所设计的几点建议针对以上主要问题并结合当前我国综合自动化生产厂家现有产品、技术水平及成熟性,根据本人多年来积累的设计经验和我局施工、运行维护的实践经验总结,我认为:1、在小型化变电所设计中,应本着变电所主接线简单,力求主变控制在两台以内,高压均在室外布置,一、

6、二次设备必须具备运行稳定可靠,“四遥”功能完备的调度自动化系统。由于农村负荷性很强,负荷变动范围较大,主变压器亦选用低磁密、低损耗、节能型的有载高压变压器;断路器选用“无油化”的SF。断路器或户外真空断路器,减少检修维护量,提高供电可靠性,并降低运行维护费用;所用变压器在高压低压侧各装一台(高压侧应装于线路侧,互为备用,自动投切(综合自动化装置实现,不间断供电,便于试验、调度一次设备,保证所供电;电容器选用可调式密集型电容器,便于自动跟踪电网电压,自动补偿无功,优化电网结构;如有条件,隔离开关及接地开关,从而实现真正意义上的无人值守变电所。2、对于变电所综合自动化系统中数据采集及信息共享,尽可

7、能要科学、集中、统一。在当前综合自动化系统的设计和应用中,对于某些状态量的取样仍然比较原始,如隔离开关、接地开关的状态量仍借助其辅助开关接点的模式。多年来的实践证明辅助开关接点切换的可靠性太差,因辅助开关的错误切换。造成的误操作或不能进行操作时有发生。这一问题对于无人值班变电所尤为重要。3、以往常规有人值班的变电所,值班人员常年在变电所中工作,对一次设备应该说十分熟悉,但仍出现误操作。在变电所实施综合自动化和无人值班之后,除了断路器等具备有远方操作的功能,大部分隔离开关、接地开关、网门、间隔门、端子箱门及临时接地线等,仍采用现场就地操作,而设备操作人员可能是几个人管理多个变电所,相对而言操作人

8、员对每一个站内的一次设备工作状况并不一定熟悉,因而产生误操作的机率可能要高,完善的五防闭锁装置更为严重。而目前国内绝大多数的生产厂家没有五防闭锁,因此,解决微机监控、变电管理系统与五防闭锁的有机结合,达到采样信息共享、直观、对应、简单易行,以适应大部分地区的运行操作水平现状。与此同时,先进的微机综合自动化装置的广泛应用,对变电所的值班人员及管理人员提出了更高的要求,电力系统不仅要追求设备技术性能一流化,而且自身的有关先进技术知识水平的更新提高也迫在眉睫。变电站综合自动化的改造应注意以下几个问题一、前期工作要充分:要做好项目的前期工作,我们不但要考察各生产厂家,而且还应考察生产厂家的用户,因为往

9、往用户的意见比较中肯,也更利于发现问题。要通过招投标的方式来确定合作厂家,这也是国家所倡导和规范的。在招标文件中,通过技术要求书来确保各项技术参数,必要时要厂家予以澄清。招投标方式还是降低项目工程造价的有效方法。前期工作是进行项目技术经济谈判的前提条件。实践证明,前期工作做的充分与否,是项目成功的关键。二、做好统筹安排,实现变电站综合自动化一般来说,变电站综合自动化公司只负责变电站的保护和监控系统,那么要想实现变电站的综合自动化,需要改造原主变的档位变送系统和测温系统、接地补偿系统、接地选线装置、无功补偿及电压调整等设备,这些设备要改造成具备“四遥”功能,其接口方式、通讯规约必须与保护、监控系

10、统相统一,才能构成完整的变电站综合自动化系统,这是一项重要的工作,需要在各厂家间作大量的组织协调工作。三、要制定严密的施工组织措施和施工安全措施改造施工前要成立项目安装施工小组,安装施工小组由生产、安全、安装、检修和运行人员组成,具体负责工程的安装施工工作。由于施工中不允许长时间中断供电,部分地方需要带电工作,因而施工难度和危险性较大,安全工作显得尤为重要。本着谁施工,谁负责的原则,工作负责人为安全第一责任人,安全总负责人负责具体的安全监理工作。各施工小组的工作负责人兼本小组的安全员,负责监督本小组的安全工作和具体落实本小组的安全措施。各工作小组开工前,要对本小组、本阶段工作的安全技术措施进行

11、分析、讨论,工作严格执行“两票”、“三制”并按电业安全工作规程(变电部分要求办理各项安全措施,确保人身、设备安全。各施工小组开工前须开好班前会,交代好工作内容、人员活动范围、设备带电部位及其它注意事项。带电工作必须设立专人监护。在施工中应注意以下几点:1、带电部位要有明显的标志。高压带电部位要设置遮拦,低压带电部位挂好警牌等标志。2、拆装保护电缆时,要做好防止开关误动作的措施,如取下控制保险、合闸保险,加装机械闭锁装置等。3、拆装电压二次回路时,严防短路,可采取取下二次保险,对二次线头进行绝缘处理等措施;拆装电流二次回路时,严防开路,可采取暂时中断供电,在电流源处短接电流回路等措施。四、施工方

12、案要具体:接地补偿装置、主变档位变送器和小电流接地选线装置的技术改造可提前完成,以便集中精力搞好变电站保护监控系统的技术改造。由于需要拆除原保护柜、监控柜、集控台、交直流电源屏等,在原位置或相邻位置安装新的保护监控柜和交直流电源柜,又要尽量少停电,短停电,因此新旧设备的交割工作难度很大,为此,我们采取以下施工方案:1、先安装保护屏,将新屏在合适的位置用槽钢垫起,垫起高度便于从低部穿电缆为宜,并将保护屏排列整齐,将微机操作台在一合适位置安好,连接各屏和微机间电缆,开机调试,并对各路出线保护整定好保护定值,调试结束后贴好标签。2、再安装控制屏。在控制室电缆间内先安装好端子箱,连接好端子箱和各屏间的

13、电缆,做好投运前的准备工作。端子箱也是解决二次电缆不够长的重要手段。3、将全负荷转移到I段母线上,由I#主变带全部负荷运行,将II段母线停运。连接II段设备与控制室各屏间的电缆,并模拟运行连接好的设备,待调试正常后,采用同样的方法将负荷转移到2#主变及II段母线上,连接其与控制室各屏间的电缆并模拟运行。对于只在其中一端段母线上的负荷,可通过临时接在另一段母线备用开关上的过渡供电方案来缩短停电时间。上述工作完成后,就完成了新旧设备的交割,进入系统的试运行阶段。4、变电站实现无人值班,通道是关键的一环,我们不但要解决通话问题,还必须提供遥测、遥信、遥控、遥调甚至遥视所需要的通道,为电网调度自动化的

14、通信提供条件,旧的传统的通信模式已经远远满足不了当前的电网发展需要。根据各变电站、各电网的特点,可选择不同的通信方式,如光纤通信、普通微波通讯、电力线载波通讯、有线英频电缆通信、超段波无线电台通信、无线扩频电台通信等方式。以上6种通信方式各有各的优点和不足,应根据具体特点,认真分析和选择。5、直流电源的直流电池应采用阀控铅酸蓄电池。操作电源需要合闸电流大即短时间大电流放电较好,这就需选择电池极板较薄的厂家。而后者设计备用时间特长,不考虑大电流放电,这就需选板较厚的电池。电池一般设计温度为250C,有些电池设为200C,这样的电池放在比它的设计温度高100C的环境中,寿命会减少一半,所以需了解各

15、种电池的环境温度。6、变电站的电磁干扰问题及解决措施:随着变电站综合自动化系统的广泛应用,变电站的测量、保护装置的精度越来越高,功能越来越全,但可靠性问题始终困扰着我们。因持我们应采取抑制干扰源产生、切干扰传播途径、提高设备的抗干扰能力。(1、电磁干扰的分类:电网中的低频扰动,电力网络和控制网络中的高频传导、散电放电干扰、磁场干扰。(2、电磁干扰侵入途径:电容性耦合,电感性耦合、共阻抗耦合、辐射耦合。(3、抗干扰措施:采用屏蔽以减少感应耦合。采用屏蔽层(金属外皮的控制电缆以减少感应耦合;不能用屏蔽层代替导线作为电压、电流回路;二次电压、电流回路电缆从高压设备引至保护控制设备时,应尽量靠近接地体,以减少高频瞬变漏磁通的进入;控制电缆应尽可能远离高压母线。合理接地以减少共阻抗耦合。一次系统的接地,对于引入瞬变大电流的地方应设多根接地极并加密接地网络,以降低瞬变电流引起的地电位升高和地网各处电位差,具体做法为;避雷针、避雷器的接地点采用两根以上的接地线和加密接地网络,设备接地线接于地网导体交叉处,设备接地处增加网络互连线。二次设备的接地分为安全接地和工作接地。安全接地即外壳接地以防电击或放电,要求接地线短而可靠;工作接地是给电子电路一个电位基准,还可以作为信号的返回通路及供电通路,要求各点电位一致,公用接地线阻抗尽量小,多个系统的工作接地先接在一起再与安全接地连接。根