变电站综合自动化改造问题与解决方案

2020-12-21张一

通信电源技术 2020年8期

张一

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400）

0 引言

近些年，我国各大变电站先后推出了“无人值班，少人值守”的发展模式[1]。经过不断摸索与实践，现阶段实现变电站综合自动化建设已经成为提升电网稳定性和安全系数的重要手段。这种变电站运维模式的成本较低，也是保障电能质量的核心技术手段，因此目前我国绝大多数新建的变电站一般都以智能设备配置为主，同时采用在技术上相对成熟的自动化技术来完成建设。针对部分运行周期高达10年以上的普通变电站，需要根据国家电网生产技术改造以及设备大修原则完成综合自动化改造的建设工作。本文将以我国某省份的500 kV枢纽变电站作为案例，研究该变电站在实施综合自动化改造过程中存在的问题，并以问题作为切入点，解析对应的解决措施。

1 变电站综合自动化改造设计范围与具体规模的控制措施

现阶段，在变电站综合自动化改造中关于设计范围与建设规模的控制措施，主要体现在：直接更换实际运行年限已超过规范要求的老设备；升级扩展前期已完成改造工作但仍无法满足需求的相关设备；对无法满足反事故措施条件的相关项目展开改造工作，并拆除已经无法继续满足运行要求的设备等。

2 分析存在的问题与改造建议

2.1 计算机监控系统的配置

文章案例500 kV变电站中计算机监控系统为国产NS2000系统，间隔层测控设备的型号为国产NsD500，而远动工作站与保护管理器则以国产NSC200型为主。通过研究，当前该系统存在4个方面的问题[2]。第一，站内的监控操作员站与主机系统的运行速度十分缓慢，常常出现死机现象，对站内监控系统的安全性与稳定性带来不良影响。第二，间隔层测控设备一直不间断地存在CPU与电源、遥测遥信等方面的插件故障情况，与我国对微机保护装置开关电源模块需要在运行满6年后进行更换所提出的要求存在冲突。第三，由于远动工作站与保护管理器缺乏备用性接口装置，制约高版本装置的实际兼容性，无法达到国网标准第103规约的传达要求。第四，当变电站远动工作站仅仅只维持其中l台为系统主机的背景下，省级电网调控中心才可以直接实现遥控操作，但无法实施主、备机的切换工作，再加上多次发生至省调的104规约通信中断问题，对变电站整体的安全性及稳定性运行造成了一定影响。根据目前所存在的一系列问题，建议改造该变电站的计算机监控系统，即更换为一体化监控系统。

2.2 元件的保护措施

该站的220 kV I母与Ⅱ母的母联断路器缺乏母联保护装置，与设备大修原则存在冲突。针对这种情况，需要进行母联保护装置的安装工作。该站的用电保护与备自投系统是普通的电磁式继电器接线状态，系统的运行年限较为漫长，且从未落实过改造方案。经研究，将该保护装置改造为新型的微机型保护装置。

2.3 UPS电源与直流系统的改造方案

目前，该变电站设置了4套220 V的直流系统。经过长时间运行，系统由于蓄电池组的容量存在不足，充电屏中的高频模块常常出现故障情况。调查发现，其中2套直流系统中的蓄电池组、联络柜与充电柜在近段时间完成了改造升级工作。同时，因为直流馈电屏与分电屏涉及漫长的运行时间，按照设备大修原则“原则”中的明确要求，当变电站直流系统的绝缘监测装置缺乏对交流窜直流故障进行测记与报警等功能时，可对具有直流原理的直流电源系统中的绝缘监测装置提出升级、改造要求。针对该系统的问题，目前建议将4套直流系统的直流分电柜与主馈线柜进行更换，同时安装功能更加健全的绝缘监测装置。由于该变电站的UPS电源容量只有6 kVA，与国网的规定存在冲突，且还是主从模式，需要安装专用的UPS装置，且UPS装置的交流供电电源需要使用通过不同电源点的双路电源进行供电。UPS电源容量还需要在满载后继续保留40%左右的供电容量。UPS交流失电后，供电时间必须超过2 h。此外，UPS必须以双主机配置为主，如达不到该条件，则需要进行改造处理。针对该问题，目前可将UPS更换成双主模式，容量需要增加10 kVA的幅度。

2.4 二次辅助设备的改造方案

该变电站的时钟同步系统在2017年完成了所有改造项目，其中主时钟系统能够实现对GPS与北斗时钟信号的同时接收工作。另外，屏柜安装在主控楼继电器室内，其他相关继电器室则设立在时钟同步扩展柜中。研究分析发现，前期的B码由于和时接点容量存在不足，导致接入改造后其他新增设备的对时信号受到不同程度的影响。针对这种问题，可通过在所有继电器室中增加安装同步时钟扩展装置。

3 项目可选技术措施的比较研究

为了能够达到调控一体化运维技术提出的要求，对二次设备进行改造的可行设计方案主要有两种：一是根据常规变电站对二次设备进行改造处理；二是根据智能站的要求对全站进行改造处理，同时在第一个设计方案的原则上加入合并单元、智能终端等相关装置。现阶段，不考虑将全站根据智能站进行改造处理。究其原因，在于[3]：（1）在目前的发展阶段，变电站一体化监控系统的改造方案能够完成符合国家电网所规定的调控一体化无人值班条件；（2）由于该变电站的规模相对较大，如根据智能站进行后续改造作业，220 kV与500 kV需要增加更多合并单元和智能终端装置，还需要根据要求增加改造站用交直流系统、智能柜、间隔层网络交换机等大型装置，最后还要对CT、P11D等回路实施改造处理，改造方案的造价成本过高；（3）该变电站属于省级电网枢纽中心站，如采用智能站改造方案将在经济方面遭受巨大损失，因为需要延长大型设备的停运时间。

4 对改造施工设计变更的控制措施

一般情况下，对变电站进行综合自动化改造施工的过程中，无法避免发生由于初步设计图纸与施工现场改造策略存在冲突的问题。这种情况需要开展设计变更工作，并重新规划现场施工改造方案的合理性。现阶段，变电站改造方案出现设计变更的情况也有可能是由于改造方案进行了后续优化与改善，或者是因为施工现场外部条件的变化所致。在经济效益方面，改造方案的进一步优化与改善，为工程造价的控制奠定了有利条件，也能够进一步提升设备安全性、稳定性及投产质量。针对施工现场发生外部条件变化的问题，如果是由于国家出台新规或者新措施，则需要重新进行调整或对设计方案进行变更处理[4]。该方面需要施工机构与设计单位加强沟通，尽量在相关项目未进行施工前将设计变更工作落实到位，避免由于需要重新返工而造成不必要的经济损失。