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變電站綜合自動化系統(tǒng)在某機械制造公司35kV變電站改造應用

 更新日期:2022-12-06 點擊量:337

摘 要:隨著國家經濟的發(fā)展,企業(yè)的業(yè)務擴大,用電負載需求也不斷提供,使我國電站綜合自動化系統(tǒng)不斷在應用中獲得改善,讓電站綜合自動化改造技術持續(xù)提高。目前大部分先進設備以及技術逐漸應用到變電站改造過程中,并應用與系統(tǒng)改造研究,實現其自動化控制的特點,在目前變電站中獲得廣泛使用。本文就Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)在某機械制造公司35kV變電站改造進行研究與分析。

關鍵詞:變電站改造;Acrel-1000;綜合自動化系統(tǒng)
1.項目背景
??隨著社會的高速發(fā)展帶動之下,我國企業(yè)生產中對于電力能源的依賴程度逐步變大,生產生活的電力供應存在的矛盾更大。某機械制造公司為了拓展公司生產業(yè)務,確保企業(yè)生產生活中電力能源充足,本次項目原變電所有3臺三相雙圈無勵磁調節(jié)電力變壓器,電壓等級為35/10kV,主供容量15350kVA(4000kVA+5000kvA+6300kVA+50kVA),在原有的變電站基礎上,拆除原3#變壓器,新增2臺三相雙圈無勵磁調節(jié)變壓器(1臺S11-8000/35變壓器、1臺S11-10000/35變壓器)主供容量增至27050kVA(4000kVA+5000kvA+8000kVA+10000kVA+50kVA),并對原有的35kV部分的二次保護設備進行改造,新上10kV出線8回、并聯電容器4組,可以保證變電站更加穩(wěn)定的運行,保證電力能源供應。
2.改造前35kV變電站運行現狀
??該機械制造公司原35kV變電站為1進3出的形式(3#變電器已損壞),2臺變壓器分別為S9-4000/35變壓器與S9-5000/35,由于公司業(yè)務量的提高,生產用電量在快速的增多,導致電力需求更多,所以對于35kV變電站有著更高的要求。近年來,傳統(tǒng)35kV變電站故障發(fā)生率比較高,導致企業(yè)生產受到了很大的影響,這就需要深入分析該電力系統(tǒng)內的故障問題和發(fā)生原因,發(fā)現主要是因為設備老化、維護不到位所形成的故障問題。從實際情況分析,傳統(tǒng)35kV變電站所出現的故障問題比較嚴重,維修難度較高,且會導致長時間的停電,很大的影響企業(yè)的生產運轉。因此當前35kV變電站改造主要是想通過無人值班、少人管理的模式來實施,該方式具備一定的先進性,并不需要設置值班人員就能夠完成實時的監(jiān)控,因為安裝了科技水平較高的現代化變電設備,僅需要少量的工作人員協(xié)助就能夠完成從操作,可以實現遠程的管理控制。對于無人值班的管理方式,工作人員在控制中心只需要通過監(jiān)控后臺就能夠及時發(fā)現35kV變電站工作中存在的問題,能夠及時進行維修處理。
 
 
3.變電站綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)勢及改造原理
3.1.系統(tǒng)優(yōu)勢
??相較于傳統(tǒng)的常規(guī)變電站二次系統(tǒng),變電站綜合自動化系統(tǒng)使得變電站運維管理上更加便捷和安全可靠,能夠在很大程度上提高變電站的工作效率,促進電網系統(tǒng)的現代化發(fā)展。隨著計算機技術和網絡技術、通信技術的發(fā)展,自動化水平的提高,變電站的二次系統(tǒng)已經基本實現了變電站綜合自動化,通過綜合自動化系統(tǒng)可以對繼電保護進行自檢互檢,具有故障錄波、事件記錄、運行監(jiān)視和控制等功能,降低了運行維護成本,提高了變電站安全可靠運行水平。
3.2.改造原理
??變電站綜合自動化系統(tǒng)改造主要是遵循在沒有人進行操作情況下的原理進行設計,利用層次分布的特點對自動化系統(tǒng)進行控制,并起到保護作用,同時還可以對數據進行有效檢測、采集等。
??(1)系統(tǒng)改造中牽涉到信息收集,遙控檢測中包含有各種類型的電壓以及與母線相匹配的線電壓、直流線電壓、相電壓等,主變壓設備包含有各個電路、線路,以及大電壓設備中的功率、電流、電量等。遙控控制信息包含有電站全部開關、斷路設備等。
??(2)自動化中變壓設備主要利用調壓設備減少電量的消耗,從而做到手動、遠程控制、自動調壓,而中性點主要存在遠程控制調壓的特性。 變電站設備主要連接口應具備操作簡便、運作可靠、維修方便以及有助于遠程控制與經濟實惠的特點。
??(3)變電站改造應配置安全電壓、電源,因此可選在35kV單側與10kV側設置變壓設備,但要確保兩邊電源要具備自動切換系統(tǒng)。
??(4)系統(tǒng)中的保護設備,應使用微機保護。開展保護期間,保護總閘會自動跳轉到規(guī)定斷路器中跳閘線中,把各個設備獨立開,形成單獨保護設備,獨自進行供電操作,有效完成保護措施。如監(jiān)控功能未進行工作期間,保護工作也可獨立完成,對電源以及所測量的數據進行獨立保護;改造過程中要切忌:保護設備中邏輯判定所有的開關不能與其他回路共同使用。同時還應設置足夠的連接口,測量的數據可以通過內部通信網送至監(jiān)控設備中,保護設備要具備保護信號,較遠區(qū)域應通過手動恢復,就地應設置保護數值以及維修功能,有助于加強遠處數值保護功能,并且可以設置相應密碼,對自檢功能進行有效保護,當設備遭到破壞或出現故障時,保護裝置就會自動開啟并發(fā)出警報。
4.Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)解決方案
4.1.方案綜述
??Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成,并用分層、開放式網絡系統(tǒng)實現連接。站控層設備包括監(jiān)控主機,提供站內運行的人機聯系界面,實現管理控制間隔層設備等功能,形成全站監(jiān)控;間隔層由若干個微機保護組成,在站控層及站控層網絡失效的情況下,仍能獨立完成間隔層設備的就地監(jiān)控功能。
??針對工程具體情況,設計方案具有高可靠性,易于擴充和友好的人機界面,性能價格比*,監(jiān)控系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成,采用分層分布式網絡結構,站控層網絡采用TCP/IP協(xié)議的以太網。站控層網絡采用單網單機配置。
 
4.2.變電站綜合自動化系統(tǒng)改造內容
4.2.1.系統(tǒng)內部改造
??站控層采用Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)實現電力設備的監(jiān)控和管理。并融入當前國內外新的計算機技術、網絡技術、通信技術、信息處理技術、變配電自動化技術等技術,實現遙測、遙信、遙控、遙調等功能。滿足用戶對電力系統(tǒng)的保護、監(jiān)控及電能質量的全部要求。實施自動化系統(tǒng)控制主要通過計算機裝置進行監(jiān)控,通過連接實現系統(tǒng)資源共享的特性,并利用網絡實施分布處理。這一改造措施主要是把變電站系統(tǒng)數據進行有效控制,利用串口與各個裝置的實施連接,從而實現遠程控制與變制中心、計算機的連接。在某個區(qū)域來講,被連接的計算機設備和控制的裝置相近,會收取到相近的信息,如:輔助連接點、線圈、斷路設備等,所以,要調節(jié)好上位設備中的有效信息,并將其與人相結合,有助于提高信息的正確性,確保信息的準確性,并將其送至信息管理中心中。
4.2.2.微機保護改造
??間隔層在35kV、10kV變電站變配電系統(tǒng)中配置AM5SE系列微機保護裝置,由于35kV部分和10kVⅠ段、Ⅱ段的開關柜整體利舊,因此在35kV改造部分和10kV Ⅰ段、Ⅱ段部分需對保護裝置進行組屏改造,同時新增的3#、4#主變配置整體的主變保護屏,新增的10kV Ⅲ段、Ⅳ段部分微機保護就地配置。
1)35kV進線及公用測控屏:
??35kV進線柜配置一臺線路保護AM5SE-F當回路故障時,用于跳開本柜斷路器,切斷故障。同時還配置一臺電能質量監(jiān)測裝置APView500,監(jiān)測35kV進線電能質量如電壓諧波與不平衡/電壓偏差/頻率偏差/電壓波動與閃變等穩(wěn)態(tài)數據、電壓暫升/暫降/短時中斷暫態(tài)數據,當檢測到電能質量異常時,觸發(fā)故障錄波與數據記錄,為后續(xù)的電能質量分析提供數據支撐。屏上放置AM5SE-K公共測控裝置2臺。其中一臺AM5SE-K采集35kV 所用變電壓、35kV I段母線開口三角電壓和35kV 1#總進線電流;另一臺AM5SE-K采集35kV II段母線側站用變電壓、35kVII段母線開口三角電壓和35kV 2#總進線電流;2臺AM5SE-K分別采集站內各微機保護裝置異常信號和通信設備異常信號;并預留斷路器手車遙控出口各6路。
2)35kV/10kV 3#、4#主變壓器保護:
??為了實時觀察和集中管理降壓變壓器運行狀態(tài),方便降壓變壓器二次監(jiān)控設備的安裝和檢修,提高保護可靠性和靈敏性,35kV/10kV 主變壓器回路采用整套主變保護裝置集中組屏方式,配置一臺主變保護屏。屏柜設立在電氣監(jiān)控室,屏柜上裝設1臺差動保護裝置AM5SE-D2、1臺高后備保護裝置AM5SE-TB、1臺低后備保護裝置AM5SE-TB、1臺高側測控裝置AM5SE-K、1臺低側測控裝置AM5SE-K、及轉換開關、壓板、空氣開關等其他控制設備。
差動保護裝置:作為降壓變壓器內部及引出線短路故障的主保護,動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器;
??高后備保護裝置:作為35kV側的后備保護以及變壓器的非電量保護,動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器;由于主變屬于35kV,中性點基本會采用間接接地與直接接地這兩種方法進行設計,所以要在設計期間應考慮間隙零序保護、電壓、電流保護等,主要對一段斷路設備進行保護,而二段變壓設備處于斷路設備兩邊。電流主要取其中間點以及間隙零序,改自動化系統(tǒng)中安中性點基本按照較小電流進行設計,同時還具備保護設備零序功能。
低后備保護裝置:作為10kV側的后備保護,動作后跳降壓變壓器高低兩側斷路器;
高側測控裝置:用于監(jiān)測35kV側測量電流、測量電壓;
低側測控裝置:用于監(jiān)測10kV側測量電流、測量電壓;
3)35kV/10kV 1#、2#主變保護及10kV Ⅰ段、Ⅱ段進線保護:
??35kV/10kV 1#、2#主變保護可配置變壓器保護裝置AM5SE-T,配電變保護測控裝置主要保護功能有三段式過電流保護(經復合電壓閉鎖) 、反時限過流保護(經復合電壓閉鎖)、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護、FC回路配合的過流閉鎖功能。10kV Ⅰ段、Ⅱ段進線保護可配置線路保護AM5SE-F當回路故障時,用于跳開本柜斷路器,切斷故障。
4)10kV Ⅲ段、Ⅳ段進線保護:
10kV Ⅲ段、Ⅳ段進線柜各配置一臺線路保護AM5SE-F,當回路故障時,用于跳開本柜斷路器,切斷故障。
5)10kV饋線柜保護:
10kV饋線柜可配置變壓器保護裝置AM5SE-F,當回路故障時,用于跳開本柜斷路器,切斷故障。
6)10kV電容器保護:
??10kV電容器柜可配置電容器保護裝置AM5SE-C,當回路故障時,用于跳開本柜斷路器,切斷故障。同時還具有兩段式定時限過流保護、反時限過流保護、兩段式零序過流保護、欠電壓保護、過電壓保護、自產零序過電壓保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、非電量保護、PT斷線告警、控制回路斷線告警。
7)10kV母聯保護
??母聯柜可配置備自投保護裝置AM5SE-B,用于實現兩進線和母聯之間的自動投切(進線備自投/母聯備自投/聯切備自投/自適應備自投),同時實現母聯保護功能。主要保護功能還有三段式過流保護(經復合電壓閉鎖、且?guī)Х较蜷]鎖)、反時限過流保護(經復合電壓閉鎖)、后加速過流保護(經復合電壓閉鎖)、備自投功能(支持11種供電系統(tǒng)的備自投要求)、PT斷線告警、控制回路斷線告警、母線充電保護、重合閘、過負荷聯切/告警、兩段式零序過流保護、零序后加速過流保護、檢同期。
8)10kV PT監(jiān)測
??PT柜可配置PT并列及監(jiān)測裝置AM5SE-UB,實現兩臺PT柜間的切換以及監(jiān)測,當回路電壓出現異常時,及時發(fā)出告警信號。主要保護功能有I母PT投入、II母PT投入、PT自動并列解列、PT遙控并列解列、I母PT低電壓告警、I母PT過電壓告警、I母PT零序過壓告警、I母PT斷線告警、II母PT低電壓告警、II母PT過電壓告警、II母PT零序過壓告警、II母PT斷線告警。
5.系統(tǒng)功能
5.1.實時監(jiān)測
??Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng),以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。
5.2.報警處理
??監(jiān)控系統(tǒng)具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號;預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。
??1) 事故報警。事故狀態(tài)方式時,事故報警立即發(fā)出音響報警(報警音量任意調節(jié)),操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設備變位,同時彈窗顯示紅色報警條文,報警分為實時報警和歷史報警,歷史報警條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故報警通過手動,每次確認一次報警。報警一旦確認,聲音、閃光即停止。
第一次事故報警發(fā)生階段,允許下一個報警信號進入,即第二次報警不覆蓋上一次的報警內容。報警處理具備在主計算機上予以定義或退出的功能。
??2) 對每一測量值(包括計算量值),由用戶序列設置四種規(guī)定的運行限值(物理下限、告警下限、告警上限、物理上限),分別定義作為預告報警和事故報警。
??3) 開關事故跳閘到規(guī)定次數或開關拉閘到規(guī)定次數,推出報警信息,提示用戶檢修。
??4)報警方式。
報警方式具有多種表現形式,包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式,用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
5.3.調節(jié)與控制
??操作員對需要控制的電氣設備進行控制操作。監(jiān)控系統(tǒng)具有操作監(jiān)護功能,允許監(jiān)護人員在操作員工作站上實施監(jiān)護,避免誤操作。
操作控制分為四級:
第一級控制,設備就地檢修控制。具有較高優(yōu)先級的控制權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關放在就地位置時,將閉鎖所有其他控制功能,只進行現場操作。
第二級控制,間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制,站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成,具有遠方/站控層的切換。
第四級控制,遠方控制,優(yōu)先級較低。
原則上間隔層控制和設備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作,在任何控制方式下都需采用分步操作,即選擇、返校、執(zhí)行,并在站級層設置操作員、監(jiān)護員口令及線路代碼,以確保操作的安全性和正確性。對任何操作方式,保證只有在上一次操作步驟完成后,才進行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式有效。
??納入控制的設備有:35kV及以下斷路器;35kV及以下隔離開關及帶電動機構的接地開關;站用電380V斷路器;主變壓器分接頭;繼電保護裝置的遠方復歸及遠方投退連接片。
6.結語
??35kV變電站綜合自動化改造工程是老舊變電站改造工程,利用先進軟件技術以及先進設備對變電站自動化系統(tǒng)進行改在,逐漸提高變電站管理控制性能,在利用先進技術的同時,為改造自動化系統(tǒng),提高該管理性能以及操作性能,應從創(chuàng)新路徑以及先進技術再結合現場實際情況進行改造。本項目希望利用Acrel-1000變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)解決方案對其進行改造,提高自動化系統(tǒng)性能,確保變電站安全運行,提高整體安全性。
 
參考文獻
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