油房变电站微机综合自动化改造.doc
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1、摘 要本论文介绍了油房变电站微机综合自动化改造升级总体方案,重点和难点,以及对数据通信、五防闭锁、通信网络等方面进行分析并提出改造措施。关键词:油房,变电站,综合自动化,升级改造变电站综合自动化是将变电站的二次设备经过功能的重新组合和优化设计,利用先进的计算机技术、自动化技术和通信技术,实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制和微机保护,以及与调度通信等综合性的自动化功能。本文就聚龙电力油房变电站综合自动化升级改造的主要内容进行分析并提出改造方案和措施。重庆涪陵聚龙电力有限公司油房变电站最初设计为110kv变电站,于2008年5月投运,随着涪陵经济建设速度加快,在投运不久后,
2、该站从原110kv扩建升级为220kv枢纽变电站,规模为24个110Kv间隔,12个220kv间隔,目前该站正进行施工,对微机综合自动化系统提出了精心准备、合理改造、稳定运行的技术要求,本文就该站微机综合自动化升级改造的重点、难点及方案进行分析。1 油房变介绍1.1规模电压等级:220kv/110kv/35kv/10kv;主变压器:最终3240MVA(220kv)+231.5MVA(110kv),三相三线圈有载调压变压器;220kv:采用管母分相中型屋外配电装置,电气主接线为双母线接线,断路器单列布置,远期出线 8回,本期2回;110kv:采用管母分相中型屋外配电装置,电气主接线为双母线带旁母
3、接线,断路器单列布置,远期出线 18回,已建成7回,本期3回;35kv: 采用单母线分段接线,屋内布置,出线6回;10kv出线: 采用单母线分段接线,出线12回;10kv电容器:67.5 Mvar(新建户外框架式电容器)+42.4 Mvar(已建户内集合式电容器);变电站采用计算机监控方式,已投运的110kv部分采用南瑞城乡产品,整个变电站建设完工后将采用南瑞继保的监控系统替代南瑞城乡的监控系统。1.2综合自动化油房变原采用南瑞城乡电网公司的综合自动化设备,除线路光纤保护采用南瑞继保公司的RCS941B保护装置,其余保护和测控装置均使用南瑞城乡的装置,后台监控系统采用南瑞城乡DSA-401系统
4、。扩建的220kv变电站综合自动化设备由南瑞继保提供,但采用了大量的其他厂家设备,如:220kv线路光差保护装置由国电南自提供;油龙南、北线路保护装置由许继电气提供;110kv母差保护由深圳南瑞提供;电能采集由广州科立提供;故障录波由太原同创提供等,采用大量厂家的设备,增大了集成难度。2 综合自动化升级改造的总体思想由于油房原110kv站采用南瑞城乡的DSA-401后台监控系统,升级扩建的220kv站定为南瑞继保的RCS9000后台监控系统,为保持变电站监控系统的统一性,我司决定将南瑞城乡后台去掉,由南瑞继保进行全面升级改造。2.1 必须遵循以下原则2.1.1升级过程中新旧监控系统在相当一段时
5、间内共同存在,必须保证两系统之间有可靠的物理断开点。2.1.2必须保证监控系统在组态调试期间对现已运行的设备发出误指令,确保带电设备正常运行。2.1.3 尽可能的减少停电范围和停电次数。2.2 综合自动化升级改造主要内容2.2.1进一步改善数据通信网络。2.2.2提高综合自动化设备及网络的抗干扰能力。2.2.3完善综合自动化防误闭锁措施。2.2.4健全变电站与集控站及调度中心通讯。2.2.5加强设备故障防范、减少风险的相关措施。2.2.6进一步提高变电站计算机网络安全能力。2.3升级改造步骤2.3.1综合自动化系统改造前期,对已投运的原110kv部分含#1主变、旁路、母联、油天南北线路、10k
6、v开关柜、35kv开关柜等设备仍采用南瑞城乡系统进行监控操作。2.3.2 对扩建110kv(含油龙线、油清线、#4,#5主变)间隔在完成一次设备安装及二次电缆接线条件下,使用南瑞继保监控系统进行组态调试。2.3.3 逐步用南瑞继保监控系统替代南瑞城乡监控系统,完成整个110kv部分的监控转换。2.3.4 待220kv设备安装完毕后,将其纳入整个监控系统。3 升级改造重点和难点及解决方案油房变电站在电铝公司电网中的重要性决定其不可能在经常全站停电的系统工况下进行微机综合自动化系统升级改造工作,必然是一个旧系统逐步退出运行,新系统逐步投入运行的复杂过程,其升级改造过程中的主要难点包括:3.1 新老
7、系统如何安全的逐步退出和投入(详见主接线)。变电站存在原110kv部分间隔带电运行,新增110kv间隔正在施工的问题,原110kv部分使用南瑞城乡监控系统,新增110kv间隔将采用南瑞继保监控系统并取代城乡系统,如何避免尽量少停电以及尽可能的减少停电次数,保证已投运间隔正常带电运行。3.1.1 现状与运行方式油房变1Y-11Y为原建110kv间隔,12Y-18Y以及#4、#5主变间隔为扩建间隔。在贵州电源未引入油房变时,现该站电源通过白塔从白塔变引入,#1主变运行,通过天原、天原向天原化工公司供电(天原间隔由原9Y、10Y迁移而来,其后台监控由南瑞城乡提供,现9Y、10Y为龙桥、龙桥间隔)。3
8、.1.2实施方案待8Y-11Y及#4、#5主变间隔一次设备安装和二次接线完成后,用一后台机开始组态调试,首先完成上述间隔的传动试验、保护试验;其次开展、母联、旁路及中堡湾间隔的监控改造接入;最后全站停电,将#1主变、4Y、5Y、17Y、18Y间隔接入监控系统。根据上述方案,在实施计算机监控系统改造升级过程全站只需要一次停电,尽量减少了重要用户-天原化工的停电次数,将双方的经济损失减少到最低。3.2 进一步改善计算机监控系统网络3.2.1监控系统现状现油房110kv变电站计算机监控系统采用南京南瑞城乡公司的监控后台,站控层网络结构为单以太网,站控层配有两台监控主机,互为备用;间隔层按间隔电气单元
9、配置测控装置,通过两台通讯管理机与与站控层相连。油房变使用的保护测控装置品种较多,有南瑞城乡、南瑞继保、许继电气、深圳南瑞、广州科立、山东科汇、山西同创等多个厂家设备,特别是南瑞继保后台系统与南瑞城乡测控装置的通信存在较大问题,现对常用的几种内部数据通信网方式进行比较。3.2.2.串行总线和现场总线方式数据通信网是构成变电站自动化系统的关键环节,自动化通信模式在逻辑结构上可以分为4个层次,即过程层、间隔层、通信控制层和站控层。仅在通信控制层和站控层间采用高速网络通信。在其他层次之间仍采取RS232和RS485或现场总线。这种模式可以快速实现变电站内网络通信、有效提高通信的实时性,且成本低廉,因
10、此,现在仍被部分变电站使用,但是其缺点也是显而易见的,当间隔层设备数量和种类过多时,通信控制器将成为通信瓶颈,使通信效率降低、通信故障率增加,通信控制器故障时会造成全站信息无法监控。具体而言:3.2.1.1 RS485串行总线总线为主从结构,网络上只能有一个主节点,主节点繁忙时,可能严重影响到系统的性能,系统可靠性差。总线上各I/O单元之间的横向通信仍需经过站级计算机进行,数据通信方式是命令式,从接点只有在收到主节点的命令后才能响应,一些重要的变位信息不能及时上传,致使系统灵活性、实时性差,以及网络的纠错能力差。由于RS485总线性能的种种局限性,目前仅在少数的110kv变电站以下使用。3.2
11、.1.2 现场总线现场总线作为智能设备的联系纽带,把挂接在总线上、作为网络接点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制计算补偿、参数修改、报警、显示、监控、优化及控制一体化的综合自动化功能。现有常用的总线由AN、LONWORKS、FF、PROFIBUS、WORDFIP、HART等。另外,一些有实力的厂家还使用自己特定的网络总线(如ELIN公司的SMI现场总线、南瑞公司采用的F-NET现场总线、ABB公司采用的SPA现场总线等)。现场总线的缺点是总线电缆支路断线将导致支路瘫痪,这是现场总线制造商必须研究解决的问题之一。另外,由于各变电站的通信网络不统一,不同生产厂家的产品之
12、间无法实现信息传递和沟通,性能类似的设备很难直接实现相互替换。同时,通信网络的多样性导致通信规约繁多,给用户设备选型、系统集成、运行维护带来很多不便。3.2.1.3 以太网网络技术正被引入变电站自动化系统过程层的采集、测量单元和间隔层保护、控制单元中,构成了基于网络控制的分步式变电站自动化系统,以太网具有可靠性高,通信速度块,互联及开放性能好,扩展性好等诸多优点。采用双网双设备冗余方式,通过间隔层设备直接上网实现变电站内网络通信。在这种通信模式中变电站自动化系统在逻辑上分为三个层次,即过程层、间隔层和站控层。由于没有通信控制层,因此减少了通信冗余,提高了通信效率,更降低了通信故障的发生率,对于
13、那些不具备网络接口的间隔层设备(如一些保护装置、智能电度表等)可通过RCS232/RCS485或现场总线连接在一起,借助一个具有嵌入式以太网接口的通信管理单元(如保护管理机、智能设备接口机等),将其作为一个间隔层网络接点连接到以太网上。这种通信结构层次少,通信故障率低,因此,在综合自动化系统的高速通信网络种得以广泛应用。3.2.3计算机监控系统的改造方案通过上述几种通信网络的分析,考虑到油房220kv变电站网络的安全性、稳定性和可靠性,计算机监控系统将原单网改造为双以太网,原110kv部分维持单网结构(装置只具备1各以太网口),本期新增110kv部分纳入新建网络。站控层新增一套远动工作站,采集
14、全站远动信息送往即将建成的调度集控中心。3.2.3.1系统结构计算机监控系统分为两部分:站控层和间隔层,网络结构为开放式分层、分布式结构。站控层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心,通过屏蔽双绞线与间隔层相连。间隔层按不同电压等级和电气间隔单元,集中布置于继电器室内,在站控层及网络失效的情况下,仍能独立完成监测和控制功能。3.2.3.2网络结构站控层网络为以太网,网络传输协议为TCP/IP协议,负责站控层各个工作站之间和来自间隔层的全部数据的传输和访问请求,站控层网络按双网配置。间隔层网络采用以太网,经通讯接口处理后接入站控层以太网。以南瑞继保的RCS9882构成站控层A网和站控层B网以及保
15、护信息及故障录波网C网,以RCS9882构成间隔层A网、间隔层A网和间隔层C网。间隔层设备如RCS943A(线路保护装置)、RCS9705C(线路测控装置)、RCS9821CS(站用变保护测控装置)、RCS9702C(10kv母线及公用测控装置)、RCS9848(压频控制)、RCS915A(母线保护装置)、RCS978E(主变保护装置)、RCS238A(母联保护)等保护测控装置直接连接到间隔层网络上,其他厂家的保护测控装置如许继电气的WXH8421(线路保护)、国电南自的PRC8876(线路保护)通过RCS9794保护通信管理机接到间隔层网络上。而后,由间隔层网接到站控层网。对于新增的10kv
16、开关室过程层设备RCS9611CS保护测控装置接至独立的间隔层A网和B网,然后在传至站控层网。原南瑞城乡110kv的监控系统由南瑞城乡的管理机和南瑞继保的保护通讯管理机连接,然后由保护通讯管理传至站控层网。(附:油房220kv变电站网络图)3.3 进一步提高系统的电磁抗干扰能力变电站自动化系统抗干扰问题,亦即所谓的电磁兼容非常重要,是保证变电站自动化系统可靠和稳定运行的基础。3.3.1 合理的隔离和屏蔽进入自动化装置设备的模拟量和开过量与一次设备要进行必要的隔离和屏蔽,并在二次回路布线时,考虑隔离,减少互感耦合,避免干扰由互感耦合浸入。特别是在进行网线布放时,要求网线必须穿镀锌管,进一步提高电
17、磁抗干扰能力。3.3.2 合理可靠的接地为保证变电站人员和电气设备安全,全站电气设备均应有可靠的接地,站区主接地网的接地电阻必须符合相关规定。油房站址位于一缓丘向南东倾斜的斜坡上,站址范围全部为灰岩,土壤电阻率高,大约在1000.M以上(规定500.M为高土壤电阻率)。原110kv部分建设时,由于设计原因接地网施工完成后,接地电阻在4以上,远远大于规定的变电站接地电阻不超过1的指标,在扩建时充分考虑到地形复杂的原因,邀请多家专业防雷接地公司进行现场踏勘,提出技术方案,最终确定全站增加大量的垂直和水平接地模块并配以降阻剂,然后将扩建部分的接地网和原接地网并联在一起,整个变电站最终的接地电阻值为0
18、.98,基本满足变电站接地要求。3.4 进一步加强综合自动化防误闭锁措施“五防”闭锁装置应具备“五防”功能:即防止误分、误合断路器;防止带负荷拉合隔离开关;防止带电挂接地线(合接地刀闸);防止带地线(接地刀闸)合断路器(隔离开关);防止误入带电间隔。目前为实现变电站的防误操作闭锁功能,新建或改造变电站,常采用以下两种方案:方案1:配置独立于监控系统的专用微机“五防”系统方案2:监控系统与“五防”系统一体化 3.4.1专用微机“五防”系统方案专用微机“五防”系统结构示意图此方案有完整的全站闭锁,远方操作时通过专用微机“五防”系统实现全站的防误操作闭锁功能,就地操作时则由电脑钥匙和锁具来实现,同时
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- 变电站 微机 综合 自动化 改造
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