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動(dòng)力廠(chǎng)變配電自動(dòng)化系統改造方案的探討

2018/7/14 11:19:34

1引言

    隨著(zhù)計算機技術(shù)在電力系統的應用和發(fā)展,電氣設備的微機化、自動(dòng)化已經(jīng)成為電力系統發(fā)展的主流和趨勢。長(cháng)嶺分公司動(dòng)力廠(chǎng)電氣系統投運于上世紀70年代,其一次設備老化、損壞及腐蝕嚴重,維護及更新的工作量和費用逐年上升,但效果并不理想;其二次設備基本反映了國內繼電保護的發(fā)展歷程,從最古老的電磁式繼電器保護到早期的單片機型的微機保護,在我廠(chǎng)均有應用。針對這一現狀,必須進(jìn)行合理的、經(jīng)濟的自動(dòng)化改造,以徹底消除設備對電力系統的安全與最佳運行帶來(lái)的隱患。

2我廠(chǎng)電氣系統使用現狀

2.1.主接線(xiàn)及主要一次設備

1)110KV進(jìn)線(xiàn)3條,110KV母線(xiàn)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn),所有110KV斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、PT等均在國產(chǎn)SF6氣體絕緣全封閉組合電器內(GIS)。

2)主變壓器2臺,型號為SZ9-K-50000/110,接線(xiàn)方式為Ynd11;

3)主6KV采用雙母帶分段接線(xiàn)方式。主6KV配電樓共有2條主變低壓側回路、2條 6KV母聯(lián)回路、1條分段開(kāi)關(guān)回路、5條廠(chǎng)用電抗回路以及43條饋線(xiàn)回路。1臺12000KW的發(fā)電機投在備用母線(xiàn)上;

4)廠(chǎng)用6KV采用分段接線(xiàn)方式,1個(gè)備用段和4個(gè)工作段,每個(gè)工作段上均帶有一臺3000KW的發(fā)電機。廠(chǎng)用6KV目前所用的式GFC高壓開(kāi)關(guān)柜;

5)廠(chǎng)用380V共5段,分別由廠(chǎng)用6KV母線(xiàn)各段經(jīng)廠(chǎng)用變壓器供電。廠(chǎng)用380V配電室所用開(kāi)關(guān)為AH開(kāi)關(guān)。

2.2.控制、保護及自動(dòng)裝置

1)公用系統

a、直流系統由蓄電池組和2臺充電機組成,配有1臺保定創(chuàng )新電氣的CXDL-III型微機直流系統電壓絕緣監察及接地選線(xiàn)裝置和1臺北京承天冀科技有限公司的TY-XJY-A型蓄電池運行監控與診斷儀,直流屏采用的是湖南科明電氣的GZMC型全封閉免維護電池直流電源柜。

b、中央信號回路采用的是傳統的電磁式繼電器。

c、自動(dòng)準同期裝置采用的是南瑞系統控制分公司的NAS-2微機裝置。

d、主6KV母線(xiàn)上分別帶有1臺消弧線(xiàn)圈,采用的是上海思源電氣有限公司的XHK-II型自動(dòng)調諧裝置。

2)保護與自動(dòng)裝置的配置

a、峽1#、峽2#線(xiàn)110KV線(xiàn)路采用許繼的WXH-11線(xiàn)路微機保護裝置。

b、巴長(cháng)線(xiàn)110KV線(xiàn)路采用南自院深圳所的LFP-941線(xiàn)路微機保護裝置。

c、110KV QBZT、LBZT、110KV母聯(lián)、主變、主6KV母線(xiàn)、主6KV母聯(lián)、主6KV分段開(kāi)關(guān)BZT、廠(chǎng)抗、廠(chǎng)變、6KVBZT、380VBZT、6KV饋線(xiàn)、以及主變低壓側集中補償電容器的保護均采用的是南自院深圳所的ISA-1H系列保護裝置。

d、小電流接地選線(xiàn)裝置采用的是南自院深圳所的WJX-4保護裝置。

e、1#、2#、3#、4#、6#發(fā)電機的保護采用的是南瑞繼保的LFP-900系列發(fā)電機微機保護裝置。

f、1#、2#、3#發(fā)電機的勵磁調節器為南瑞系統控制公司的FWL/S微機勵磁調節裝置;4#、6#發(fā)電機則為該公司的SJ-800微機勵磁調節裝置。

3)計量部分

    110KV的數字電度表裝設在110KV變電所內,有通訊接口可以與計算機進(jìn)行通訊;主6KV所有配出線(xiàn)的電度表以及各發(fā)電機的有功電度表、無(wú)功電度表均裝設在主6KV一樓的電度表室內,所有電度表均為脈沖式電度表,可以接入測控單元進(jìn)行數據采集;廠(chǎng)用電部分電度表裝設在廠(chǎng)用6KV配出室內的高壓開(kāi)關(guān)柜內,多為非脈沖式電度表。

3改造的原則和構想

    總的設計指導思想是盡量減少工作量,做到原設備基本不動(dòng)或少動(dòng),建立新型的中央控制系統,實(shí)現變配電自動(dòng)化;充分利用原有設備進(jìn)行技術(shù)改造,以降低改造成本,盡可能增強各項功能。

    經(jīng)過(guò)現場(chǎng)考察,綜合分析我廠(chǎng)電氣系統的實(shí)際情況,結合目前國內電力系統自動(dòng)化技術(shù)的應用情況以及我廠(chǎng)電力系統改造經(jīng)費緊張的事實(shí),對我廠(chǎng)變配電自動(dòng)化系統改造提出幾點(diǎn)基本構想:

1)整個(gè)系統采用分層分布式結構,即橫向按各電壓等級以及各間隔,縱向分為站控層、間隔層和通訊層三層的系統結構。

2)從系統的可靠性、快速性和經(jīng)濟性出發(fā),站控層采用雙以太網(wǎng)的形式,間隔層采用現場(chǎng)總線(xiàn)形式。

3)站控層分為操作員站和工程師站,操作員站2臺監控計算機,一主一備,負責日常的監控、維護和操作;工程師站1臺監控計算機(裝在車(chē)間技術(shù)組),主要負責保護定值修改、事故分析等。

4)由于技術(shù)改造項目經(jīng)費有限,保護裝置盡可能的利舊。利舊的保護裝置仍采用目前的主控室集中組屏方式。

5)根據我廠(chǎng)目前一次設備的使用現狀,測控單元很難做到就地安裝的全分散分布,但可以采用分層分布集中組屏的方式,在各變電所(配電所)內集中組屏后再與主控室后臺監控機通訊。這樣仍能節省大量二次電纜,,大大降低改造費用。

6)峽1#線(xiàn)、峽2#線(xiàn)的微機保護裝置目前運行狀態(tài)不佳,而且沒(méi)有必要的通訊接口,必須對其進(jìn)行更新。

7)由于我廠(chǎng)6KV的饋線(xiàn)回路多達55條。為了節約投資,建議采用保護單元和測控單元合二為一的綜合裝置。

8)為了便于運行人員的日常監控和事故情況下的正確判斷、即使處理,在老主控室加裝一套與計算機接口的動(dòng)態(tài)模擬屏。

9)將測量CT和脈沖電度表的脈沖信號均接入測控單元,運用兩種完全不同的方法進(jìn)行計量。前者主要用于監視,后者用于電量核算。

4基本技術(shù)和功能要求

4.1.具有“四遙”功能:

1)遙測:應能測量各監控點(diǎn)的電流、電壓最大值,最小值;電流、電壓相序;限值,P、Q、KWH、KVAH、cosφ、f等電量以及主變油溫、110KVGIS各間隔氣壓、液壓等非電量;

2)遙信:應能正確反映斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)的位置信號、保護動(dòng)作和故障信號、裝置自檢和報警信號、以及110KVGIS油壓、氣壓等其它設備異常信號;

3)遙控:

a、能進(jìn)行各斷路器的遠方控制以及所有能電動(dòng)拉合的隔離開(kāi)關(guān)、接點(diǎn)開(kāi)關(guān)的遠方控制;

b、應具有防跳、拒動(dòng)報警以及控制回路斷線(xiàn)報警功能;

c、具有防止帶負荷分、合隔離開(kāi)關(guān),防止帶電合接地開(kāi)關(guān),防止帶接地開(kāi)關(guān)合斷路器(隔離開(kāi)關(guān))等基本防誤閉鎖功能

d、能在計算機內對同期點(diǎn)進(jìn)行不檢、檢無(wú)壓和檢同期三種自動(dòng)準同期操作。

4)遙調:

a、計算機內應能進(jìn)行主變有載調壓分接開(kāi)關(guān)檔位的遠方調節;

b、能對自動(dòng)調諧裝置消弧線(xiàn)圈的有載調壓檔位進(jìn)行人工調節;

c、經(jīng)一定技術(shù)改造后,能通過(guò)發(fā)電機現有的微機勵磁系統對發(fā)電機的無(wú)功(機端電壓)進(jìn)行人工調節;

d、經(jīng)一定的技術(shù)改造后,能通過(guò)現有的微機自動(dòng)準同期裝置對發(fā)電機的斷路器進(jìn)行自動(dòng)調差并網(wǎng)操作。

4.2.具有可擴展性。系統設計時(shí)應考慮今后變電站規模及功能擴充的需要。

4.3.運行數據計算和統計:自發(fā)電量累加、受電量累加、分時(shí)統計、運行日報、月報、最大值、最小值、日、月、年負荷曲線(xiàn)等。并能自動(dòng)生成報表。

4.4.具有裝置內設備自檢出錯告警以及事故時(shí)彈出閃爍畫(huà)面功能;

4.5.具有110KV故障錄波功能、事故追憶功能(SOE)以及GPS全球衛星對時(shí)系統功能,便于事故分析判斷;

4.6.具有“就地”、“遠控”操作功能,并能相互閉鎖;

4.7.至少具有防止帶負荷分、合隔離開(kāi)關(guān),防止帶電合接地刀閘,防止帶接地刀閘合斷路器(隔離開(kāi)關(guān))等防誤閉鎖功能。當出現以上情況時(shí),能拒絕操作,并發(fā)出相關(guān)警告;

4.8.具有操作票的生成、預演和打印功能。

4.9.具有小電流接地選線(xiàn)功能。

4.10.最好能與我廠(chǎng)現有的珠海優(yōu)特的微機“五防”系統進(jìn)行功能接口。

5其它注意事項及要求

5.1.由于我廠(chǎng)目前的6KV隔離開(kāi)關(guān)均為建廠(chǎng)時(shí)投用設備,其輔助接點(diǎn)設計數量不足,加上已經(jīng)運行近30年,設備已嚴重老化,動(dòng)作十分不可靠。為了確保測控單元數據采集和數據輸入的正確性,避免運行人員的誤操作和電氣設備的拒動(dòng),使變配電自動(dòng)化系統不流于形式,真正發(fā)揮其作用,必須對我廠(chǎng)的所有6KV隔離開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)進(jìn)行全部更換。建議改用珠海優(yōu)特的真空輔助接點(diǎn)。

5.2.為了計量的需要,應將廠(chǎng)用6KV配電柜內的電度表改為脈沖式電度表或帶通訊接口的智能型電氣測量?jì)x表。

5.3.中央信號回路(含事故信號和預告信號)采用獨立方式,直接由保護裝置發(fā)出,不受監控系統的控制,防止一旦后臺監控機不能正常工作或通訊網(wǎng)絡(luò )癱瘓時(shí),仍能正常發(fā)出正確信號,以便運行人員及時(shí)處理。

5.4.峽1#、峽2#線(xiàn)保護需更新,要求帶有距離保護、方向性零序電流保護以及重合閘功能。安裝在主控室,利用原保護裝置的開(kāi)關(guān)量和模擬量輸入電纜。

5.5.饋線(xiàn)保護設置要求:

a、三段式電流保護,即瞬時(shí)電流速斷、定時(shí)限電流速斷和定時(shí)限過(guò)流保護;

b、零序過(guò)流保護/小電流接地選線(xiàn)功能;

c、低周減載保護。

5.6.小電流接地選線(xiàn)可以仍用現有的南自院深圳所的WJX-4小電流接地選線(xiàn)裝置。但最好利用保護測控綜合單元將現場(chǎng)數據發(fā)送至后臺監控機,通過(guò)監控機內的軟件進(jìn)行分析判斷,完成接地選線(xiàn)功能。

5.7.廠(chǎng)6KV高壓電機的低電壓保護目前采用的仍是傳統的電磁式繼電器保護,集中安裝在各段PT柜內,靠啟動(dòng)3.5S和9.0S兩個(gè)延時(shí)跳閘小母線(xiàn)來(lái)跳開(kāi)各高壓電機。但預計近兩年將對廠(chǎng)用6KV一次設備進(jìn)行設備更新,屆時(shí)高壓電機的低電壓保護將分開(kāi),靠電機自身的低電壓保護動(dòng)作跳本身開(kāi)關(guān)。故此次對低電壓回路暫不更新,但必須將“低電壓保險熔斷”等相關(guān)信號回路接入監控系統。380V各段低電壓回路同理。

5.8.模擬屏能與后臺監控機進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊,能實(shí)現對從110KV-主6KV-廠(chǎng)用6KV電源開(kāi)關(guān)-廠(chǎng)用380V電源開(kāi)關(guān)范圍內的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的分合閘位置變化而自動(dòng)動(dòng)態(tài)調整。

5.9.模擬屏上方安裝能顯示電氣系統110KV電壓、主6KV各段母線(xiàn)電壓、頻率、主變低壓側電流、主變有載調壓分接開(kāi)關(guān)檔位等測量表計等