惠州110千伏南郊变电站自动化改造设计

惠州110千伏南郊变电站自动化改造设计

谢

(广东省惠州市电力工业局516001)

摘要：介绍了广东省惠州市110kV南郊变电站改造为综合自动化系统，实现无人值守的设计方法、自动化系统的性能及改造后的效果，为老变电站的自动化改造设计提供参考，具有一定的推广价值。关键词：变电站自动化改造设计

惠州110kV南郊变电站已运行17年，其一次设备老化、损坏、腐蚀严重，对变电站的安全、优质、高效运行构成极大威胁，也对系统的安全、经济运行构成隐患。根据自动化规划，该站将改造为无人值守变电站，实现自动化。本来打算按照常规远程RTU模式改造，但是主控室屏幕位置不够。为了从根本上解决问题，根据现场调研，结合10kV配电设备改造，确定了综合自动化系统的改造设计。1变电站改造前状态1.1主接线及主要一次设备a)a)110kv侧为单母线带旁路接线(不满足" n-1 "供电要求)，共5条线路；b)三台主变压器；C)10kV侧采用单母线三段连接，共29条馈线；D)10kV电容器组6 3Mvar；e)10kV站用2100kVA干式变压器。1.2控制、保护和自动装置1.2.1共用部分的主控电路和中央信号集中在主控室，站内主变压器、110千伏线路、10kV线路和电容器组的控制、测量和中央信号功能采用集中控制方式，设有110千伏线路备用电源自动投入装置、10kV小电流接地装置和10kV低频减载装置等。1.2.2干线变压器差动保护的保护配置由电磁BCH-4或LCD-4差动继电器及其相关电路组成；重气体作用于两侧开关，轻气体发出信号；零序电压闭锁零序电流保护；10kV复合电压闭锁过流保护和过载保护等。1.2.3线路保护配置110千伏线路有WXB-11B相间、接地、距离和零序、、保护；10kV线路均为电磁相间电流保护，带过流、速断和三相一次重合闸。1.3其他a)计量部分分别配备110kV线路电能表屏，部分电能表已更换为单输出脉冲式，大部分仍为电磁电能表；b)远动部分运行了广东电力中心生产的一套GDR-8701远动装置，实现了全站电气主开关点的遥测和遥信；c)站用电屏一套，DC屏一套。2改造设计原则及电气设计2.1改造配置设计原则应具备满足自动化要求、可靠性高的一次设备，并建立新的中控系统，实现全站自动化；充分利用原有设备，降低改造成本，尽可能增强“四遥”功能。2.2电气初步设计a)将a)10kV开关改造为zn28-10真空开关；b)增加3台接地干式变压器和站用干式变压器；c)在主变压器中性点隔离开关上增加电动操作机构。2.3电气二次设计综合分析变电站的实际情况，结合目前内自动化技术的发展水平，基于上述基本原理，进行如下设计：a)对已投入运行的5套WXB-11微机保护装置进行改造，将保护装置的动作信号通过无源触点接至CSI200，再通过CSI200与系统相连，使其具备通信功能。增加CSI200断线控制单元实现远程控制和远程通信，增加CSD22实现遥测。b)用微机保护代替主变压器保护，实现双差双备、非电保护，全面接入综合自动化系统。c)改造主变压器有载调压机构，使其具有电压和无功自动切换功能。d)取消全站常规控制面板，在各开关对应的控制回路(开关柜或保护面板)中设置本地操作功能和红绿灯。设置“本地”和“远程”开关。e)取消中央信号装置、信号灯、预告和事故信号。f)取消局部测量I #p#分页标题#e#

m)所有断路器、主变压器分接头和中性接地刀闸均可本地和远程控制。n)10kV分段开关设备的电源自动投入运行。保持原110kV线路备用电源自动投入。o)更换原电站的电力系统，使其具有备用电源自动投入和遥控功能；改造DC设备屏幕，使其具有双重充电，与综合自动化系统接口，并保持免维护电池。2.4电气自动化设备综合自动化系统采用CSC2000，全分布式，配置灵活，可扩展性好，功能组合性强，成本低。具体设备包括：3个主变压器保护屏(CST221B、CSI301A、SCX-11B和CSR-22a)、1个110千伏线路故障控制屏(CSI200)和1个公共屏(电视开关PTQX-11D，备用电源自动切换至CSB21A、CSD12A和遥控。主变压器功率采集屏(CSD22A、电能表)、110千伏线路功率采集屏(CSD22A、电能表、仪表操作终端)、31台10kV线路保护装置CSL206B、6台10kV电容器组保护装置CSP205A、3台10kV接地干式变压器保护装置CST302A，主监控站CSM100C(含VQC)和工程师站3台CSC2000变电站综合自动化系统CSC2000的技术性能为分层分布式系统

，纵向分为变电站层、网络层和间隔层。3．1 变电站层 采用分布式结构，就地监控与远动接口相互先立。较主要设备是主站（远动主站、监控主站、“五防”终端及工程师站）。变电站层是自动化系统的核心，它通过站内通信网管理全站的间隔层并显示、打印有关信息，进行开关操作，并在事故及异常情况下报警。具有如下特点：32位工控机运行于WindowsNT操作平台的占先式、多任务、多线程操作系统；提供数据采集与监控（SCADA）功能；装置内设置自检出错告警和自恢复；建立多层画面，既可了解全站运行工况，又可深入到每一个电器元件的实时运行参数；友好美观的图形界面；具有事件顺序记录和事故追忆；动态点对点和列表显示全站模拟量；与抄表系统接口，实时列表显示电能量；站内微机防误操作系统完善，实现变电站层与微机防误系统的联结；具有驱动外接事故和预告音响；具有二级口令闭锁远方遥控操作；具有就地与远方操作功能互锁；具有电压、无功自动控制功能；具有专家系统，可与直流系统和抄表系统接口；传送实时和历史数据；具有打包各类有选择性的数据、用不同的规约和接口传送的功能。3．2 网络层 通信网采用多主式LonWorks现场总线网，总线上每个装置都有LonWorks网络接口。由于本站节点数接近60个，为确保网络实时性，将一个网分成两个子网；网络通信采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲撞检测），并且使用重要报文加优先级方式。在提高抗干扰性能与可靠性方面采取了一些适合工业现场环境的措施，如采用带屏蔽层的双绞线；配置1500V直流隔离干式变压器；在总线上每个节点同网络联络处设计了一个小型电磁继电器（隔离干式变压器），当该节点异常时自动脱离网络，以保证其余节点的正常通信，确保具有很强的抗干扰、抗振动性能，适用于较大的温度范围，适合于变电站较恶劣的工业环境。3．3 间隔层 间隔层在横向按站内一次设备间隔分布式配置。各间隔层设备相对先立，通过站内通信网互联，并与变电站层联结组成分布式通信网络。 自动化系统是在微机设备与先进的网络通信技术相结合的基础上，实现对变电站运行工况的监测与控制，因此要求设备质量可靠，技术先进，使用软件功能齐全，人机界面灵活、美观大方。所有新增加的保护及自动装置，其元件及功能相对先立。采用不扩展的单片机，总线不出芯片；采用带屏蔽层的四层印刷板和新型表面安装技术；采用第3代新型模数变换技术，抗干扰能力大大加强，具有很高的可靠性，并符合电力系统有关的反事故措施规定。装置的类型配置能满足该站的实际需要，具有如下功能：各类信号的复归具有就地和远方两种操作方式；动作出口回路中分别设软压板和硬压板；硬件采用模块化、标准化结构，软件采用分层技术并具有方便快捷的软件工具，以满足不同的设置要求；所有遥信接口使用光电隔离技术；10kV线路具有低频减负荷的功能；设置简易的强电控制措施，防止自动化系统故障时影响变电站的正常运行与操作。4 结论4．1 可靠性高 110kV南郊站安装调试完成后，在验收过程中，进行大面积事故试验，6台CSL206B同时动作，不会丢失数据，不会造成死机；投运近半年，遥控正确率均达100。4．2 实用性强 本系统产品成熟，I/O接口统一，结构简单，清晰可靠，实时性强，集测量、控制、保护、远动为一体，信息高度共享，能很好地与调度自动化系统接口。4．3 经济性好 节省大量电缆，并尽较大可能保留原有设备，改造后该站屏数大大减少，从50个减到20个，该站改造一步到位，节省了变电站以后改造的投资。#p#分页标题#e#