【doc】220kV池州变电所综合自动化改造的实践和特点

【doc】220kV池州变电所综合自动化改造的实践和特点 220kV池州变电所综合自动化改造的实践 和特点 VoI.22No.4 Dec20o5. 爰壤电II第22卷第4期20o5年l2月 220kV池州变电所综合自动化改造的实践和特点 Practiceandtraitsofsyntheticautomationreformof220kV ChizhouTransfcIrmerStation 许根养 (池州供电公司,池州市247100) 摘要:介绍了220kV池州变电所的一次系统和设备状况,简述改造后的变电所综合自动化系统的结构, 功能及其特色,总结了成功的经验. 关键词:220kV池州变;综合自动化系统;改造;特色 Abstract:ThisthesisgivestheprimaD"systemandequipmentstatusofthe220kVChizhouTr ansformerStation, depictstheretrofittedframeworkandfunctionsandfeaturesoftheautomationsystemandsu mmarizessuccessful experience. Keywords:220kV:substation;syntheticautomationsystem;reform;feature 引言 220kV池州变电所是池州电网的枢纽变电 所.1991年投运.继电保护装置基本上是微机保 护;远动终端采用MB88型RTU,未配置遥控板,不 具备YK,YT功能,不能满足电网调度信息量的要 求;控制系统采用弱电集中控制,该集控台为上世 纪90年代初上海继电器厂产品,运行中一些元件 经常损坏,备品备件现已无法购置,严重威胁该变 电所的安全运行.' 随着计算机和通信技术的不断发展,电力系统 已进入微机控制时代,变电站综合自动化系统取代 传统的变电站二次系统,成了当前电力系统发展的 趋势.由于220kV池州变电所在池州电网中的特 殊地位,其操作部分和监控系统部分已不能满足安 全运行和现代化管理的需要,池州供电公司决定对 池州变电所进行综合自动化改造,确定改造的原则 为:功能完善,先进,实用,可靠.现场改造从2004 年4月正式开始,仅仅用了4个月时间就顺利完成 65 了改造任务,从改造的效果上看,已达到了预期 目的. 1池州变概况 220kV池州变电所有主变2台,1号主变容量 90MVA,型号OSFPSZ7,2号主变容量120MVA, 型号OSFPSZ9. 220kV采用双母线带旁路主接线.220kV出 线3回,2886线与220kV观牛变联络,2885线与 220kV朱村变电所联络(外网),2884线与铜陵电 厂联络(外网).2801,2802为主变高压侧断路器, 2810为旁路断路器,2800为母联断路器. 110kV采用双母线带旁路接线方式.110kV 出线7回,44l,442线与110kV杏村变电所联络, 443,444线与110kV殷汇变电所联络,445,446线 与110kV江口变电所联络,429线与110kV潘桥 变电所联络.401,402为主变中压侧断路器,410 为旁路断路器,400为母联断路器. 35kV采用单母线分段接线方式.35kV出线 第22卷第4期 2o05年l2月 度舔电知ANHUIELECTRICPOWER V0I_22No.4 Dec2005 7回,4台电容器,1台分段断路器. 220kV保护部分:2885,2884线路为南瑞公司 的LFP一901A,LFP一902A型微机保护,2886线路 为RCS一931A,RCS一902A型微机保护,旁路保护 为LFP一902A型微机保护. 主变保护部分:均为南自厂产品,型号分别为 PST一1200,WBZ一03. 110kV保护部分:110kV线路保护分别为南 瑞公司的LFP一941,LFP一941A型和南自厂的 PSL一621型. 35kV保护部分:35kV线路,电容器保护分别 为继远公司的JY一35AXL型,南自厂的WXB一 121A,WRZ一121A,WRZ一121型.. 全所操作部分:采用弱电集中选控方式,通过 集控台,弱继电器,保护装置操作回路,开关操作回 路实现开关的操作. 中央信号部分:由中央信号继电器和返回屏 组成. 其它:220kV,110kV,主变故障录波器为南京 银山电子有限公司生产的YS一8A型.220V,48 V直流电源为安徽电力试验所的GZDW?一150/ 220V,GZDW11—100/48V型. 远动为RTU型式,型号为MB88,1991年产 品,只有遥测,遥信功能,不能进行遥控和遥调. 2综合自动化改造要点 继电器屏,中央信号屏等. (2)取消MB88型RTU及变送器屏,采用南瑞 公司RCS一9700变电站综合自动化系统,该系统 按双主机双网配置,整个系统结构从整体上分为三 层:站控层,网络层,间隔层. (3)改造原返回屏,实现智能型五防闭锁模拟 屏,信号上位屏二屏合一,使电气一次设备状态显 示清晰直观.该屏在省内系首家使用,效果良好, 它是本次改造工程的一个创新点. (4)更换原所有电能表,采用全电子式或多功 能电子电能表,带通信接口功能,完全实现了电能 量的自动采集和统计. 3改造后的综合自动化系统结构及功能 3.1该系统从整体上分为三层(见图1):站控层, 网络层,间隔层. (1)站控层.站控层采用分布式系统结构,它 包括操作员工作站A,操作员工作B,工程师工作 站,远动装置A,远动装置B,智能型五防模拟屏. 它们直接通过双以太网互联,使用TCP/IP协议, CSMA/CD算法,网速达100Mbps.远动装置A和 远动装置B提供远动通信功能,互为热备用,能够 以不同的规约向两个调度所或集控站转发不同的 信息报文.操作员工作站和工程师工作站为变电 所值班人员,远动维护人员提供变电所监视,控制 (1)取消原有的弱电控制部分,即集控台,弱和管理等功能,智能型五防模拟屏为变 电所值班人 撵作员操作员工程师tB 工作站A工作站B工作站五防模拟屏远动装置^ IlfII}lIlll IIlIIlII 上一lI』l I网鼍^lI用芒BIfIr—] —— 保护管理机 .._L-.._L_ lII直流电I系统度 冈同网网南]fI===.-=广闻闼阍 图l综合自动化系统结构图 66 V0I.22No.4 Dee2o05 .爰孤电如第22卷第4期2o05年l2月 员提供模拟操作和五防功能. (2)间隔层.间隔层主要由保护装置,测控装 置,录波装置,电能表,直流系统等组成.间隔层设 备将采集到的模拟量和开关量数字化,并上送这些 信息,同时接受控制命令和定值参数,它们是综合 自动化系统与一次设备之间的接口.220kV池州 变电所的保护设备在本次综合自动化改造前已微 机化,除了4台35kV电容器保护外,其余均具备 RS232C或RS485通信接口,并且35kV线路保护 是保护,测控一体化的,所以此次改造只需增加主 变测控装置,220kV测控装置,110kV测控装置, 公用测控装置及4台35kV电容器保护测控一体 化装置,它们均采用集中组屏方式. (3)网络层.网络层是自动化设备之间数据 传输的通道.考虑到220kV池州变在池州电网中 的重要地位以及站内智能设备较多,较杂,所以将 网络分为两层,上位网(站控层设备互联)采用以 太网方式(介质位屏蔽双绞线),下位网(间隔层设 备互联)由3个子网组成,即一个WorldFIP总线 网和两个主一从式星型网.WorldFIP总线网将主 变测控,220kV测控,.110kV测控,公用测控,35 kV电容器保护测控一体化装置联结起来,双网冗 余配置,与上位网通过网关相连,网速达2.5Mb. ps.两个主一从式星型网均采用RS232C或RS485 通信方式,之所以采用这种方式,是因为保护装置, 故障录波器,直流系统及电能表只具备RS232C或 RS485接口.主变保护,线路保护,母差保护,故障 录波器点对点接入保护管理机,构成一个星型网, 保护管理机将不同厂家,不同类型的保护装置(如 PST1200,WBZ一03,RCs915,RCS901,RCS902, LFP901LFP902LFP941APSL621RCS9631BJY 一 35AXL,JY一8A等)统一转换成国际IEC60870 — 5—103后,接入上位网(以太网).另一个 星形网由直流系统,电能表和规约转换器构成,直 流系统通过485口接入规约转换器,所有电能表的 485口并联后投入规约转换器.规约转换器将直 流系统和电能表的规约统一成国际IEC60870—5 — 103标准后,接入上位网(以太网). 67 3.2该系统主要实现如下功能 (1)数据采集和处理.实时采集模拟量,开关 量,数字量,温度量,脉冲量以及各类保护信息.对 实时数据进行统计,分析,计算,例如通过计算产生 电压合格率,有功,无功,电流,总负荷,功率因数及 电量13/月/年/最大值/最小值及出现的时间,13 期,负荷率,电能分时段累计值,数字输入状态逻辑 运算值等,统计设备正常/异常变位次数,统计计算 支持丰富的表达式. (2)报警处理.对设备故障,错误操作,保护 事故告警等进行处理,对画面,音响,语音报警,打 印等通知运行人员进行检查,并进行历史存储.报 警处理分为事故报警和预告告警两种方式,前者包 括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号, 后者包括一般设备变位,状态异常信息,模拟量越 限/复限,计算机站控系统的各个部件,间隔层单元 的状态异常等. (3)SOE和事故追忆.重要的遥信变位,保护 动作等信息上传SOE,保护事件发生时,系统自动 启动相关测量数据的记录,供系统将来进行事故追 忆用. (4)控制功能.具备就地/主站/远方三级控 制,带有必要的安全检查和防误闭锁.完成对断路 器,隔离开关的控制,对主变分接头的调节,保护功 能连接片的投退,信号复归以及设备的启停等控制 功能. (5)用户管理功能.对不同用户可设置不同 的管理权限,以确保系统的安全性. (6)在线统计计算.对一些无法实测的量,提 供逻辑,算术表达式由系统计算得到,并可产生相 关物理量的统计计算值,供系统产生各种运行 报表. (7)画面显示和打印.提供功能强大,使用简 洁的图形系统,可将系统信息以图形画面,曲线,趋 势图,报表等多种形式表示,支持画面的漫游,缩放 等操作,并支持各类图形页面的在线打印. (8)报表功能.系统提供功能强大,灵活自如 第22卷第4期 2005年12月 度拳电j5lV01.22No.4Dec2oo5 的报表编辑工具.所见即所得,并可自动生成;能 够满足各类用户的需求,并提供典型报表模板,以 方便用户使用.支持定时和召唤打印两种方式,定 时时间及打印输出报表可由用户任意设置. (9)同期功能.监控主站或远方调度在对同 期断路器进行合闸操作时,测控装置检查同期断路 器两侧的电压,相位角和频率值,在检测到满足同 期合闸条件且符合防误闭锁条件时,执行合闸命 令,完成同期合闸. (10)系统的自诊断和自恢复.系统具备对硬 件和软件的自诊断和自恢复功能,保证系统的整体 安全性. (11)维护功能.对系统数据库和保护定值, 功能模块进行维护. (12)事故追忆.可设置事故追忆点,并对事 故前3min和事故后5min长达28点的数据进行 存储,以图形和表格形式显示事故追忆数据. (13)网络拓扑分析功能.主要实现网络拓扑 着色,用不同的颜色识别停电区域.在网络拓扑分 析的基础上完成事故反演功能. (14)系统中的远动装置具有广域网接口,支 持网络传输. (15)保护管理机亦具有广域网接口,它可以 通过路由器上电力调度数据网,将信息传至区调及 省调的保护信息管理系统. (16)本系统的对时分为硬脉冲对时和网络对 时.硬脉冲对时主要对时毫秒级,卫星时钟装置通 过RS232C或RS485与智能设备连接,接受卫星定 位系统(GPS)的标准授时信号,保证整个系统的时 钟同步.网络对时主要对时秒级,远动装置通过系 统网络完成对网上设备的对时,网络对时也可以接 受调度主站的对时命令. 4池州变综合自动化改造的特色 本次变电所综合自动化改造主要特色有以下 几点. 4.1信息采集方面 变电所内一切需要掌握的数值量,状态量都必 须采集到位,这一点本系统都做到了.我们着重考 虑的是保护装置,故障录波器,直流系统,电能表等 设备,是通过主一从式星形网联结,采用RS232C 或RS485接口方式,它不像双以太网和双World- FIP网那样可靠和快速,保护动作信号及故障录波 器信号的实时性可能会受到影响,尤其是在星形网 的某支路或RS232C,RS485口出现问时,更不能 保证对事故的及时发现和处理.因此,我们在这类 设备的网络通信之外,又将它们的硬结点YX引人 相应的测控装置,如:主变保护装置的硬结点YX 接人主变测控装置,线路保护装置的硬结点YX接 人相应的线路测控装置,故障录波器,母差保护装 置,直流系统的硬结点YX接人公用测控装置等. 这些硬结点YX非常关键,引人这类YX量虽然增 加了YX电缆和的工作量,但对变电所的安全 运行起到十分重要的作用. 4.2智能综合屏 220kV变电所综合自动化系统中的五防系统 通常模式为,一台五防主机与操作员工作站通过串 口相联,五防机计算的一次结线图上的开关,刀闸 位置与操作员工作站保持一致.进入模拟操作状 态后,不再接收操作员工作站的YX状态.操作员 在五防主机上完成模拟操作步骤,将操作程序传给 电脑钥匙,再将电脑钥匙带到现场完成实际操作. 待实际操作完毕,再解除五防主机的模拟操作状 态.220kV池州变电所改造前,变电人员提出设 想,能否将五防计算机改为五防模拟屏,因为计算 机的屏幕毕竟太小,模拟操作的直观性不强.五防 模拟屏可以直接安装在原信号返回屏位置,同时, 可以将特别重要的故障信号引人五防模拟屏,以光 字牌方式加以声光报警,这样就能够克服故障时, 计算机屏幕上的重要信号淹没在大量信息之中而 难以查找的弊病.后来,这一设想得到实现,真正 做到了直观,美观,便捷. V0l|22No.4 Dec2oo5 麦拳电知ANHUIELECTRICPOWER 第22卷第4期 2oo5年l2月 4.3老RTU的拆除 220kV池州变电所有省调度中心考核和地区 功率总加的关口,如何使改造不影响考核指标,是 需要事前周密安排的.这方面我们也做得很成功, 在关口量2801,2802,2810的CT改接,调度主站功 率总加中的关口替换,以及关口转发省调等环节 上,总共只用了不到2h的时间,几乎做到了无缝 连接,保证了考核指标的合格率. 4.4系统电源 许多地方在变电所自动化建设中,没能很好地 解决电源问题,一旦所用变出现故障,自动化设备 就会受到影响,补救的办法是加装UPS和后备蓄 电池.这样做并不太好,因为蓄电池使用寿命不 长,并且没有利用上站内原有的直流系统.220kV 池州变电所采取的模式是将所用变交流220V和 直流系统直流220V都引进逆变器,逆变器输出的 交流220V供系统内所有需要交流220V工作的 设备.需要直流220V工作的设备,由直流系统引 出两路,从不同方向环形接入,保证任一路故障不 影响设备的正常工作.当然,如果同一台逆变器不 仅能将直流逆变成交流,还能将交流逆变成直流, 那就更理想了,就能真正做到所用变与直流系统互 为热备用,但目前市场上还没有这类产品. 5池州变综合自动化系统建设的 (1)领导的高度重视是工程建设的保证.池 州变综自改造是一项复杂,艰巨的系统工程,它几 乎涉及公司生产系统的各个单位和部门,关系到 人,财,物等各个方面,改造任务重,因此,没有公司 领导的高度重视,要在短短4个多月时间内完成改 造任务是不可能的. 由于组织机构健全,管理协调有力,停电计划 安排合理,施工班组配合密切,池州变综合自动化 改造工程完全达到了预期的效果和要求. (2)过硬的改造施工队伍是保证工程质量的 69 关键.池州变综合自动化改造工程所有参战班组 均发扬艰苦拼搏的精神,严格按照规程,规范和工 艺施工,充分保证了优质的工程质量. (3)运行人员的直接参与是先进的自动化系 统应用好坏的关键.施工过程中,变电运行人员除 了完成繁重的操作任务外,还主动积极参与改造工 程的各个环节,站在运行角度提出自己的看法和建 议,按验收规范要求严把运行验收关,在安装调试 过程中熟悉新设备,新系统,新技术,确保了工程完 工运行人员就能熟练应用. 6结语 池州变电所综合自动化改造工程历时4个月 全面优质地完成了改造任务.从总体上看,改造是 令人满意的,改造后,省去了返回屏,集控台和远动 机房,设备屏位由67块减少到51块. 变电站综合自动化的基础是计算机技术和网 络通信技术,而计算机和网络通信技术的发展13新 月异,这导致变电站综合自动化水平也随之提高, 我们将以本次改造工程为起点,认真总结经验,跟 踪新技术,努力学习新知识,不断改进我们的工作, 切实提高检修,运行和管理水平,为电网的安全高 效运行作出贡献. (收稿日期:2005—10—09) 参考文献: [1]沈国荣,黄键:2000年国际大电网会议系列报 道——通信技术是变电站自动化的关键.电力系统自动 化,2001,10:1,5 [2]唐涛.国内外变电站无人值班与综合自动化技术 发展综述,《电力系统自动化》1995年10月 [2]杨晓松,阙连元,唐涛,陈卫中,张少华,500kV超 高压变电站综合自动化系统的研究与应用《电力系统自动 化),72000年8月 作者简介:许根养(1967年一),男,本科,毕业于福州大学 电力系统及其自动化专业,现任池州供电公司总工程师.