110kV变电站数字化改造方案探讨 和新林

[摘 要]随着我国经济的进一步提升，对于电力的需要也越来越大，原有的早期变电站，已经运行多年，其站内的二次设备大多为早期产品，也同时见证了我国电力保护设备的进程：从最初的电磁型保护、到后来的集成型保护、到后来的微机保护。在保障电力供应上起到了关键的作用。就当前的现状而言，如何对这些变电所进行智能改造，在提高设备可靠性的同时，通过改造实现无人值班，实现安全、经济、实用、可靠的运行目的。本文结合110kV变电站的情况，结合当前工作的设备水平，针对变电站发展的技术条件，提出了确定智能改造的基本原则、并有针对地提出了改造的措施方案。

[关键词]变电站 数字化改造 措施方案

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）33-0134-01

一、前言

在当前的运行系统中，有较多的110kV变电站，按有关管理规定，每年都进行着必要的维护与升级，但是，由于其一次设备老化、损坏及腐蚀严重，对变电站的安全运行构成很大威胁，在多年的维护和整治，但效果很不理想。在当前智能电网技术不断发展的今天，如何对其进行综合的改造，实现无人值班变电站。这对于运行的安全可靠，有着重要的现实意义。改造后的变电站，不但能够提高了设备装备水平，对陈旧甚至老化的供电设施进行了更换，通过设备自动化升级改造的手段，优化区域的网架结构，有效提高抵御自然天气因素的能力，同时，也极大满足了该片区负荷不断增长的用电需求。

二、数字化变电站应具备的技术条件

根据电网公司相关的技术规定，对于完全无人值班的数字变电站，首先要保证设备的可靠，设备应具有较高的可靠性，而且要具备四遥功能，遥测数据、遥信信号齐全、正确无误，并能反映变电站内各种设备的运行工况，遥控、遥调功能准确可靠，数据传送通道的质量达到规定指标。

1、主变压器应采用有载调压低损耗三相电力变压器，并能实现自动/手动调压，也可以实现远方或就地调压，主变中性点应具备就地和远控分合功能。变电站的主接线应满足运行可靠、操作方便、易于维护检修，利于远方监控和投资经济等要求。

2、变电站内的开关设备有条件地采用GIS，操作电源宜采用交流电源。各断路器、刀闸应具有反应分合位置的辅助触点，当采用SF6断路器必须装有反映气体压力传感器。

3、变电站应有可靠的所用电源，可在35KV侧和10KV侧同时设所用变压器，同时两路电源就具有自动投切装置。直流电源应保证设备稳定可靠、体积小、占用屏位少，在交流失电后，能持续稳定运行1小时以上，同时直流系统必须具备各种信号上传功能。

4、变电站中遥测量应包括各个电压等级母线的相电压、线电压，所用变低压侧电压，直流母线电压，主变各侧、线路、电容器的电流、有功功率、无功功率。遥信量应包括变电部所有断路器、隔离开关、主变分接头的位置信号，各种保护动作信号，直流系统、所用电系统、主变系统的各种异常信号，系统单相接地信号等，变电站消防、保卫信号等，遥信量可在确保事故定位的原则下进行一定方式的合并。遥控量主要包括变电站全部断路器和主变中性点接地刀闸。遥调量主要是变电压的有载调压。

5、变电站应具有可靠的全双工频通信通道，其技术指标应符合部颁有关规程的规定，通讯设施应有可靠的备用电源，与调度中心通信的规约格式符合通信要求，能够实现调度中心到变电站内的四遥。

三、110kV变电站数字化改造的原则

变电站无人值班改造应遵循安全可靠经济的原则：在无人值班变电站改造过程中，首先要保证运行安全，对于运行时间较长的电磁型保护，直接改造升级为现有的微机综合自动化装置。而对于部分已经实现微机化保护的变电站，可以对微机保护部分增加测控装置，并与站内总控单元相连，其余未改造部分则按综合自动化考虑。

这样，有两种改造模式，全面改造与部分升级，这主要是根据设备状况和资金承受能力来确定改造的模式和原则，应在围绕电设备实现“四遥”功能的前提下，按照安全、可靠、节约利旧的原则进行，充分利用现有设备。

1、增加遥测装置

由于微机技术的发展，变电站继电保护及自动装置、远动终端、故障录波等装置相继更新换代，实现了微机化，对于这样的变电站，在常规二次系统的基础上，增加具备“四遥”功能的远动装置。这样改造方式实现老站改造，具有投资少，见效快等优点，在实践中广泛应用。

2、全面实现智能化功能

随着计算机技术、网络技术及通信技术的飞速发展，各类变电站综合自动化系统纷纷投入运行，这种以计算机为核心而形成的具备控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置的功能组合和优化设计的变电站综合自动化系统，具有功能综合化，结构微机化，操作监视屏幕化，运行管理智能化等特征，它是将遥测遥信功能采集及处理，遥控命令执行和继电保护功能等均由现场单元部件独立完成，并将这些信息通过网络送至总控单元或后台主机，而变电站自动化的综合功能均由总控单元或后台主机承担，每个现场单元可以是监控保护一体化装置，也可以保持相对独立。它取消了传统的控制屏，表计等常规设备，因而节省了大量的控制电缆，缩小了控制室的面积。

四、数字化变电站基本方案

根据当前不同的变电站的情况，要进行综合的数字化改造，应当按上述原则进行必要的升级，在经过充分调研和论证，结合目前国内综合自动化系统发展水平，提出智能化升级的改造方案如下：

采用分布式变电所综合自动化系统，系统从整体上分为三层：变电站层、通讯层、间隔层。

间隔层：10kV-35kV线路及电容器的测控保护一体化装置组柜安装，主变系统及110kV线路测控装置集中组柜。通讯层：采用网络通讯方式，实现变电站层与间隔层数据通讯。变电站层：提供远动通讯功能，同时向当地监控（后能机）和远方监控终端（调度端）转发信息报文。

1、系统功能要求

系统通过测控装置进行实现数据的采集和处理，直流测量、所用电测量10kV-110kV母线电压测量采用综合测控单元。监控系统通过以上数据采集，产生各种实时数据，供数据库更新。

系统应同时具备以下功能：事故报警和预告报警功能，事件顺序记录和事故追亿功能，断路器、有载调压开关、主变中性点刀闸的控制功能，管理功能，画面显示和打印功能，系统自诊断和自恢复功能等。

2、对保护及自动装置的要求

保护测控功能合二为一的装置，要求保护功能独立，即有独立的变流电流、电压输入回路，各种开关量输入应不经自动化系统及其通信网，而直接接入装置，保护测控装置不与监控设备联网时应能独立动行，各种保护功能（速断、过流、重合闸、低周减载等）均可单独投退。

3、测控功能要求

测量功能的要求：应有独立的变流电压和电流输入回路，具有滤除数据波动和跃变、抑制零漂的功能，测量精度为电流电压0.2级，功率0.5级，能按照电力系统约定的潮流方向采集各断路器的功率。

遥信量：能有效的滤除遥信误发现象，能将保护单元中瞬动状态可靠的采集并远传。

遥控：远方控制操作要做到选点、返校、执行操作三步骤，在执行操作命令时应能随时响应撤消命令。

对于110KV变电站而言，其站内各类信息的采集、处理、控制采用计算机监控系统，监控系统包括间隔层采集设备和站控制层监控设备，通过数据传发器与各种智能仪表接口，计算机监控系统通过总控单元（或后台主机）与各间隔层保护与测控装置接口。同时改造所内直流、所用电系统，新增变电站内防火、防盗报警系统，并这些系统与站内综合自动化系统相连，如果条件许可，还可以按装视频监控系统。

五、结束语

按照上述构想，对当前的110kV变电站如果能够实施了综合数字化智能化系统改造，对于运行管理而言，至少可以取得了良好的效果：

1、减少了二次接线和控制室占地面积，从而减少了投资。在改造后的综合自动化系统中，现场成堆的控制电缆、信息电缆被少量的电缆代替。

2、减少了设备数量，提高了设备质量，提高了变电站整体的可靠性和可操作性，降低了变电站运行和维护成本。

参与文献

[1] 杨奇新，变电站综合自动化发展趋势[J].中国电业，2010，16（3）：145-146.

[2] 朱大可，数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电力技术，2011，（4）：20-22.