变电站智能化技术改造分析

2016-10-18王自强张建军

电力安全技术 2016年8期

关键词：控层压板测控

王自强，张建军

（国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃兰州 730070）

变电站智能化技术改造分析

王自强，张建军

（国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃兰州 730070）

针对某330 kV传统变电站存在的问题开展了智能化改造工作，介绍了智能化改造的技术方案，对变电站的一次、二次设备和控制系统进行了更换和升级，分析了在智能变电站相对于常规变电站的特点以及智能改造的特点，同时指出了改造后软压板管理方面存在的问题，并给出了解决的方法。

智能电网；变电站；智能化改造

0 引言

随着现代电网技术的迅速发展，各国根据自身电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出对未来电网发展模式的不同理解。近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。

从技术发展和应用的角度看，智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成，形成的新型现代化电网。而智能变电站是智能电网的关键，是建设“坚强智能电网”的核心平台之一。

1 变电站智能化技术改造的必要性

某330 kV变电站于1987年投运，站内现役电气设备多为1995-2000年出厂，存在以下问题：

（1）一次设备运行时间已达25年，运行时间长，老化严重，载流量不足，超过服役周期；

（2）二次设备运行时间已达到或超过使用寿命年限；

（3）站内采用常规控制系统，操作繁琐，二次回路复杂；

（4）全站交直流回路存在一定的安全隐患和运行薄弱环节。

为促进电网技术进步，满足现代电网控制要求，根据国家电网公司对智能化变电站建设的有关规定，以更换一、二次设备为契机，引进智能电网技术对变电站进行智能化改造。变电站经智能化改造后，可有效减少设备安全隐患，降低事故发生几率，提高变电站运行的安全性、可靠性。

2 智能改造技术方案

2.1 一次、二次设备改造

（1）一次设备。更换6台110 kV断路器；更换43组110 kV隔离开关；更换43组隔离开关机构（110 kV电动机构36组，35 kV电动机构7组）；拆除3组110 kV隔离开关；新增户外智能终端汇控柜（110 kV和35 kV为智能化改造，330 kV为综自改造）。

（2）二次设备。更换全部110 kV保护，新增保护、录波及测控；更换1号、2号、3号主变保护，新增保护及测控；更换全部35 kV保护，新增保护测控一体化装置；更换全部10 kV保护，新增保护测控一体化装置；新增保护信息子站。

2.2 智能化控制系统结构

控制系统采用分层、分布、分散式结构，系统由站控层、间隔层、过程层3层组成。

监控主机和操作员站通过网络实现数据双向传输，传输协议采用IEC 61850通信协议；保护、测控设备通过网络和站控层设备实现数据双向传输，通过GOOSE网和SV网与智能终端与合并单元连接，构成稳定、易于扩展的控制系统。控制系统结构如图1所示。

图1 控制系统结构

2.2.1 站控层配置

站控层设备包括监控主机、操作员站、五防工作站、保护信息子站、远动工作站、卫星对时系统等。监控主机兼操作员站，采用双套配置；保护信息子站和远动工作站采用双套配置；“五防”主机与工程师站、操作员站实现通讯进行“五防”管理；站控层设备接入双套MMS网络。

2.2.2 间隔层配置

330 kV电压等级采用独立的测控、保护装置，保护装置双套配置，测控装置单套配置。110 kV采用测控保护一体化装置，双套配置；10 kV，35 kV采用测控保护一体化装置，单套配置。各电压等级配置主后一体化的保护装置；配置独立的单套非电量测控保护装置，非电量装置就地安装；双重化配置的保护装置完全独立，原单套配置的保护，如断路器保护、母联保护，全部改为双重化配置。

2.2.3 过程层配置

智能终端按断路器配置，110 kV智能终端双套配置；主变低压侧配置合并单元时，智能终端和合并单元合一；主变低压侧为敞开式一次设备时推荐配置智能终端，柜内安装式时智能终端功能和测控保护一体化装置合一；双重化智能终端和断路器跳闸线圈一一对应，合闸线圈、双套数字化装置间的配合通过双套智能终端的电缆连线实现；双套智能终端共用部分回路完全由继电器构成，无CPU，仅需接入操作电源；具备条件时推荐使用双跳闸线圈断路器。合并单元按互感器配置，110 kV及以上合并单元双重化配置，主变低压侧采用传感互感器时低压部分不配置合并单元，合并单元功能和测控保护一体化装置合一。

2.2.4 组网方式

站控层网络和过程层网络独立设置，站控层网络主要传输MMS和GOOSE报文，过程层网络传输GOOSE和SV报文。站内各电压等级独立组网，主变各侧统一按最高电压等级方式组网；110 kV部分GOOSE和SV独立组网，GOOSE采用共享双网方式，SV采用独立双网方式；10 kV部分GOOSE和MMS网络合一。

3 智能变电站特点

与传统变电站相比，智能变电站有以下特点。

（1）具有一次设备智能终端。智能变电站基本采用了常规一次设备附加二次设备厂家的智能终端的模式，与常规变电站相比，增加了智能终端装置。

（2）具有二次设备在线监测系统。智能变电站按设计规范对监测内容的要求，配置了在线监测系统。智能变电站内配置了独立的状态监测后台系统，状态监测IED按监测内容配置。

（3）高级应用功能由监控系统一体化后台统一考虑，分阶段实施。

（4）站内采用交流、直流电源一体化设计。

（5）变电站二次系统设备，统一组网，星型网络结构。变电站自动化系统方面，较常规变电站增加了过程层交换机。

（6）智能辅助控制系统实现了视频、安防、环境监测等子系统的互通和联动，提高了变电站自动化程度。

4 变电站智能化改造优点和问题分析

4.1 智能化改造的优点

由于在站内广泛使用智能开关设备、电子式电压（电流）互感器、高速可靠的数据信息网络通信技术、电气设备在线检测与集成智能保护技术、变电站IEC 61850标准等智能化技术，增强了变电站在系统自动化水平、调度运行可靠性、管理经济性等多个方面的能力。

（1）有效解决了常规变电站CT出现问题对二次继电保护系统造成影响的弊端。

（2）与改造前对比，系统二次回路接线变得简单清晰，用光纤电缆取代了常规二次控制信号电缆，减少了变电站综合自动化系统实际安装调试和运行维护的工作量。

（3）变电站二次系统具备自检等功能，大大提高了系统运行的安全可靠性，使整个系统几乎没有安全问题。

（4）基于统一通信标准的网络信息通信平台，实现了各设备间数据信息的实时共享操作闭锁，同时提高了系统集成度，有效避免了变电站综合自动化系统建设时功能单元的重复配置。

4.2 智能化改造面临的问题

在智能变电站中，保护功能压板发挥关键作用，它分为硬压板和软压板。硬压板以实物形式存在，目前标准统一、操作检查方便直观。软压板通过软件实现，通过保护装置、监控系统画面显示，显示不统一，给运维人员对其进行状态识别带来困难。某些功能压板由软压板和硬压板组合而成，只有全部投入时保护功能才投入，任一项退出即功能退出。造成这种现象的原因有以下几个方面：

（1）保护软件出错，导致软压板误投；

（2）保护传动试验投入的软压板，在工作结束后未退出，且未在后台监控进行检查核对；

（3）运行人员误投入软压板。

目前对硬压板管理比较完善，但缺乏对软压板的安全管理制度。为此，应加强监控系统运行管理、软压板的操作管理及运行管理，按照定值单要求对软压板定期进行“三核对”，确保软压板状态与监控系统、保护装置、定值单保持一致。上述软压板的管理方法对智能变电站及继电保护远方投退软压板等新技术应用的安全管理也具有借鉴意义。