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动力厂变配电自动化系统改造方案的探讨

http://www.electric.hc360.com2005年12月13日10:14作者:曾玉章T|T

    摘要: 针对动力厂电气系统目前的保护使用现状,从经济性、可靠性、可行性等方面进行综合分析,提出该厂变配电自动化系统改造的基本构想和技术要求。

    关键词: 变配电 自动化系统 保护 测控 综合单元

1引言

    随着计算机技术在电力系统的应用和发展,电气设备的微机化、自动化已经成为电力系统发展的主流和趋势。长岭分公司动力厂电气系统投运于上世纪70年代,其一次设备老化、损坏及腐蚀严重,维护及更新的工作量和费用逐年上升,但效果并不理想;其二次设备基本反映了国内继电保护的发展历程,从最古老的电磁式继电器保护到早期的单片机型的微机保护,在我厂均有应用。针对这一现状,必须进行合理的、经济的自动化改造,以彻底消除设备对电力系统的安全与最佳运行带来的隐患。

2我厂电气系统使用现状

2.1.主接线及主要一次设备

1)110KV进线3条,110KV母线采用双母线接线,所有110KV断路器、隔离开关、接地开关、母线、PT等均在国产SF6气体绝缘全封闭组合电器内(GIS)。

2)主变压器2台,型号为SZ9-K-50000/110,接线方式为Ynd11;

3)主6KV采用双母带分段接线方式。主6KV配电楼共有2条主变低压侧回路、2条 6KV母联回路、1条分段开关回路、5条厂用电抗回路以及43条馈线回路。1台12000KW的发电机投在备用母线上;

4)厂用6KV采用分段接线方式,1个备用段和4个工作段,每个工作段上均带有一台3000KW的发电机。厂用6KV目前所用的式GFC高压开关柜;

5)厂用380V共5段,分别由厂用6KV母线各段经厂用变压器供电。厂用380V配电室所用开关为AH开关。

2.2.控制、保护及自动装置

1)公用系统

a、直流系统由蓄电池组和2台充电机组成,配有1台保定创新电气的CXDL-III型微机直流系统电压绝缘监察及接地选线装置和1台北京承天冀科技有限公司的TY-XJY-A型蓄电池运行监控与诊断仪,直流屏采用的是湖南科明电气的GZMC型全封闭免维护电池直流电源柜。

b、中央信号回路采用的是传统的电磁式继电器。

c、自动准同期装置采用的是南瑞系统控制分公司的NAS-2微机装置。

d、主6KV母线上分别带有1台消弧线圈,采用的是上海思源电气有限公司的XHK-II型自动调谐装置。

2)保护与自动装置的配置

a、峡1#、峡2#线110KV线路采用许继的WXH-11线路微机保护装置。

b、巴长线110KV线路采用南自院深圳所的LFP-941线路微机保护装置。

c、110KV QBZT、LBZT、110KV母联、主变、主6KV母线、主6KV母联、主6KV分段开关BZT、厂抗、厂变、6KVBZT、380VBZT、6KV馈线、以及主变低压侧集中补偿电容器的保护均采用的是南自院深圳所的ISA-1H系列保护装置。

d、小电流接地选线装置采用的是南自院深圳所的WJX-4保护装置。

e、1#、2#、3#、4#、6#发电机的保护采用的是南瑞继保的LFP-900系列发电机微机保护装置。

f、1#、2#、3#发电机的励磁调节器为南瑞系统控制公司的FWL/S微机励磁调节装置;4#、6#发电机则为该公司的SJ-800微机励磁调节装置。

3)计量部分

    110KV的数字电度表装设在110KV变电所内,有通讯接口可以与计算机进行通讯;主6KV所有配出线的电度表以及各发电机的有功电度表、无功电度表均装设在主6KV一楼的电度表室内,所有电度表均为脉冲式电度表,可以接入测控单元进行数据采集;厂用电部分电度表装设在厂用6KV配出室内的高压开关柜内,多为非脉冲式电度表。

3改造的原则和构想

    总的设计指导思想是尽量减少工作量,做到原设备基本不动或少动,建立新型的中央控制系统,实现变配电自动化;充分利用原有设备进行技术改造,以降低改造成本,尽可能增强各项功能。

    经过现场考察,综合分析我厂电气系统的实际情况,结合目前国内电力系统自动化技术的应用情况以及我厂电力系统改造经费紧张的事实,对我厂变配电自动化系统改造提出几点基本构想:

1)整个系统采用分层分布式结构,即横向按各电压等级以及各间隔,纵向分为站控层、间隔层和通讯层三层的系统结构。

2)从系统的可靠性、快速性和经济性出发,站控层采用双以太网的形式,间隔层采用现场总线形式。

3)站控层分为操作员站和工程师站,操作员站2台监控计算机,一主一备,负责日常的监控、维护和操作;工程师站1台监控计算机(装在车间技术组),主要负责保护定值修改、事故分析等。

4)由于技术改造项目经费有限,保护装置尽可能的利旧。利旧的保护装置仍采用目前的主控室集中组屏方式。

5)根据我厂目前一次设备的使用现状,测控单元很难做到就地安装的全分散分布,但可以采用分层分布集中组屏的方式,在各变电所(配电所)内集中组屏后再与主控室后台监控机通讯。这样仍能节省大量二次电缆,,大大降低改造费用。

6)峡1#线、峡2#线的微机保护装置目前运行状态不佳,而且没有必要的通讯接口,必须对其进行更新。

7)由于我厂6KV的馈线回路多达55条。为了节约投资,建议采用保护单元和测控单元合二为一的综合装置。

8)为了便于运行人员的日常监控和事故情况下的正确判断、即使处理,在老主控室加装一套与计算机接口的动态模拟屏。

9)将测量CT和脉冲电度表的脉冲信号均接入测控单元,运用两种完全不同的方法进行计量。前者主要用于监视,后者用于电量核算。

4基本技术和功能要求

4.1.具有“四遥”功能:

1)遥测:应能测量各监控点的电流、电压最大值,最小值;电流、电压相序;限值,P、Q、KWH、KVAH、cosφ、f等电量以及主变油温、110KVGIS各间隔气压、液压等非电量;

2)遥信:应能正确反映断路器、隔离开关和接地开关的位置信号、保护动作和故障信号、装置自检和报警信号、以及110KVGIS油压、气压等其它设备异常信号;

3)遥控:

a、能进行各断路器的远方控制以及所有能电动拉合的隔离开关、接点开关的远方控制;

b、应具有防跳、拒动报警以及控制回路断线报警功能;

c、具有防止带负荷分、合隔离开关,防止带电合接地开关,防止带接地开关合断路器(隔离开关)等基本防误闭锁功能

d、能在计算机内对同期点进行不检、检无压和检同期三种自动准同期操作。

4)遥调:

a、计算机内应能进行主变有载调压分接开关档位的远方调节;

b、能对自动调谐装置消弧线圈的有载调压档位进行人工调节;

c、经一定技术改造后,能通过发电机现有的微机励磁系统对发电机的无功(机端电压)进行人工调节;

d、经一定的技术改造后,能通过现有的微机自动准同期装置对发电机的断路器进行自动调差并网操作。

4.2.具有可扩展性。系统设计时应考虑今后变电站规模及功能扩充的需要。

4.3.运行数据计算和统计:自发电量累加、受电量累加、分时统计、运行日报、月报、最大值、最小值、日、月、年负荷曲线等。并能自动生成报表。

4.4.具有装置内设备自检出错告警以及事故时弹出闪烁画面功能;

4.5.具有110KV故障录波功能、事故追忆功能(SOE)以及GPS全球卫星对时系统功能,便于事故分析判断;

4.6.具有“就地”、“远控”操作功能,并能相互闭锁;

4.7.至少具有防止带负荷分、合隔离开关,防止带电合接地刀闸,防止带接地刀闸合断路器(隔离开关)等防误闭锁功能。当出现以上情况时,能拒绝操作,并发出相关警告;

4.8.具有操作票的生成、预演和打印功能。

4.9.具有小电流接地选线功能。

4.10.最好能与我厂现有的珠海优特的微机“五防”系统进行功能接口。

5其它注意事项及要求

5.1.由于我厂目前的6KV隔离开关均为建厂时投用设备,其辅助接点设计数量不足,加上已经运行近30年,设备已严重老化,动作十分不可靠。为了确保测控单元数据采集和数据输入的正确性,避免运行人员的误操作和电气设备的拒动,使变配电自动化系统不流于形式,真正发挥其作用,必须对我厂的所有6KV隔离开关的辅助接点进行全部更换。建议改用珠海优特的真空辅助接点。

5.2.为了计量的需要,应将厂用6KV配电柜内的电度表改为脉冲式电度表或带通讯接口的智能型电气测量仪表。

5.3.中央信号回路(含事故信号和预告信号)采用独立方式,直接由保护装置发出,不受监控系统的控制,防止一旦后台监控机不能正常工作或通讯网络瘫痪时,仍能正常发出正确信号,以便运行人员及时处理。

5.4.峡1#、峡2#线保护需更新,要求带有距离保护、方向性零序电流保护以及重合闸功能。安装在主控室,利用原保护装置的开关量和模拟量输入电缆。

5.5.馈线保护设置要求:

a、三段式电流保护,即瞬时电流速断、定时限电流速断和定时限过流保护;

b、零序过流保护/小电流接地选线功能;

c、低周减载保护。

5.6.小电流接地选线可以仍用现有的南自院深圳所的WJX-4小电流接地选线装置。但最好利用保护测控综合单元将现场数据发送至后台监控机,通过监控机内的软件进行分析判断,完成接地选线功能。

5.7.厂6KV高压电机的低电压保护目前采用的仍是传统的电磁式继电器保护,集中安装在各段PT柜内,靠启动3.5S和9.0S两个延时跳闸小母线来跳开各高压电机。但预计近两年将对厂用6KV一次设备进行设备更新,届时高压电机的低电压保护将分开,靠电机自身的低电压保护动作跳本身开关。故此次对低电压回路暂不更新,但必须将“低电压保险熔断”等相关信号回路接入监控系统。380V各段低电压回路同理。

5.8.模拟屏能与后台监控机进行实时通讯,能实现对从110KV-主6KV-厂用6KV电源开关-厂用380V电源开关范围内的断路器和隔离开关的分合闸位置变化而自动动态调整。

5.9.模拟屏上方安装能显示电气系统110KV电压、主6KV各段母线电压、频率、主变低压侧电流、主变有载调压分接开关档位等测量表计等。

责任编辑:杨涵

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