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電力自動(dòng)化改造技術(shù)論文
摘要：文章分析了變電所自動(dòng)化改造的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：變電所 自動(dòng)化 改造
1 變電所改造的主要內(nèi)容
常規(guī)變電所改造為無(wú)人值班變電所運(yùn)行，首先要對(duì)一、二次設(shè)備進(jìn)行改造，使之適應(yīng)無(wú)人值班運(yùn)行要求。
1.1 一次設(shè)備主要改造及技術(shù)要求
1.1.1 斷路器的改造：主要要求是能實(shí)現(xiàn)遙控操作功能，并提供可靠的斷路器位置信號(hào)。對(duì)使用年久且性能不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求的6～35kV油斷路器動(dòng)作要求，應(yīng)以性能好、可靠性高、維護(hù)量小的無(wú)油設(shè)備(如真空斷路器或SF6 斷路器)來(lái)代替。斷路器輔助觸點(diǎn)改造為雙輔助觸點(diǎn)接線以防信號(hào)誤發(fā)。
1.1.2 高壓開關(guān)柜的改造：完善機(jī)械防止誤操作措施；完善柜間距離，要求隔離物起絕緣支撐作用，要具有良好的阻燃性能；加強(qiáng)母線導(dǎo)體間、相對(duì)地間絕緣水平；改造高壓開關(guān)柜中的電流互感器，使之達(dá)到高壓開關(guān)柜使用工況絕緣水平、峰值和短時(shí)耐受電流、短時(shí)持續(xù)時(shí)間的要求。
1.1.3 過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的改造：如對(duì)變電所6～35kV中性點(diǎn)加裝自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈；為減少變電所的運(yùn)行維護(hù)工作量，降低殘壓，防止避雷器的爆炸，變電所6～35kV避雷器宜更換為無(wú)間隙金屬氧化物避雷器(MOA)。
1.1.4 主變壓器有關(guān)輔助元件的改造：改造中性點(diǎn)隔離開關(guān)及其操作機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)遙控操作；對(duì)有載調(diào)壓分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方遙調(diào)操作；實(shí)現(xiàn)主變溫度遠(yuǎn)方測(cè)量等。
1.2 二次設(shè)備改造內(nèi)容及要求 控制回路的改造要能適應(yīng)無(wú)人值班需要，主要有以下要求：①斷路器控制回路改造后，要簡(jiǎn)單、可靠、無(wú)迂回接線。②斷路器控制回路斷線、失去控制電源時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方報(bào)警，并保留控制回路故障信號(hào)。③保護(hù)回路單獨(dú)設(shè)有熔斷器的變電所，保護(hù)回路直流消失后，能遠(yuǎn)方報(bào)警。④重合閘裝置要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投退，在遙控和當(dāng)?shù)夭僮骱祥l后，重合閘電源應(yīng)自動(dòng)投入，重合閘放電回路自動(dòng)斷開。在遙控和當(dāng)?shù)夭僮魈l后，自動(dòng)退出重合閘電源，同時(shí)重合閘裝置自動(dòng)放電。根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)重合閘后加速和一次重合閘。⑤低頻減負(fù)荷裝置或其它系統(tǒng)穩(wěn)定措施裝置動(dòng)作跳閘時(shí)，應(yīng)自動(dòng)閉鎖重合閘。⑥取消斷路器位置信號(hào)燈的不對(duì)應(yīng)閃光功能，信號(hào)燈具改為發(fā)光二極管等節(jié)能型燈具。⑦加裝遙控與就地跳、合閘閉鎖回路。⑧中央信號(hào)裝置有關(guān)回路作相應(yīng)改造。
2 改造方案的選擇
對(duì)常規(guī)變電所進(jìn)行無(wú)人值班改造，總的指導(dǎo)思想是“安全、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)”。二次設(shè)備改造任務(wù)重，改造難度大，需要對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，尋找恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。下面介紹幾種典型的二次設(shè)備改造方案。
2.1 斷路器的控制與繼電保護(hù)合一的改造方案
改造時(shí)保留有全部保護(hù)設(shè)備，取消控制屏(集中控制臺(tái)，集中控制柜)，將斷路器控制回路、控制設(shè)備安裝到保護(hù)屏適當(dāng)備用位置。這種方案將會(huì)取消控制屏上的全部光字牌信號(hào)、測(cè)量?jī)x表和音響信號(hào)。為滿足當(dāng)?shù)夭僮骷案脑爝^(guò)渡期內(nèi)變電所運(yùn)行操作人員對(duì)設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視要求，增設(shè)一套R(shí)TU當(dāng)?shù)毓ぷ髡炯帮@示設(shè)備。在顯示器上顯示有關(guān)一次接線圖，測(cè)量信息，事故及預(yù)告信息。采用這種改造方案，可以簡(jiǎn)化二次回路接線，減少大量控制電纜，減少回路中的觸點(diǎn)，提高二次設(shè)備的運(yùn)行可靠性。這種改造方案適合于由弱電控制，集控臺(tái)、集控柜等多臺(tái)設(shè)備組合的控制回路改造。
變電所改造一般采用常規(guī)的RTU裝置。變電所無(wú)RTU裝置的可采用性能較好的分布式分散安裝的RTU遙測(cè)交流采樣，各RTU之間通信連接。變電所已有RTU裝置的，在原裝置中擴(kuò)大功能，增加RTU容量以滿足無(wú)人值班改造信息量的要求。
2.2 只改造二次回路接線方案 這種改造方案保護(hù)設(shè)備、控制設(shè)備全部利用。在改造中根據(jù)無(wú)人值班變電所的技術(shù)要求，改造二次回路中的部分接線，如斷路器控制接線改接，重合閘接線改接，以及信號(hào)改接等；增加和更換部分繼電器，使其具備無(wú)人值班變電所的技術(shù)要求。這種方案，改造量最少，二次回路變動(dòng)量小，是采用電磁式繼電器保護(hù)變電所的最方便、最經(jīng)濟(jì)的改造方案。變電所的RTU裝置采用常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備。
2.3 二次保護(hù)設(shè)備全部更新的改造方案 對(duì)于運(yùn)行年限較長(zhǎng)的變電所，在方案設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)無(wú)人值班改造的技術(shù)要求，全部更新變電所二次及保護(hù)設(shè)備，采用目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的綜合自動(dòng)化裝置。這種改造方案投資較大，一般只適用于變電所相對(duì)陳舊，原有的二次回路已達(dá)不到安全要求的情況。
3 如何進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控
3.1 繼電器的更新 根據(jù)傳統(tǒng)變電所無(wú)人值班改造的實(shí)際情況，也為確�！八倪b”功能的實(shí)現(xiàn)，改造中要將保護(hù)及自動(dòng)裝置中的電流、電壓、時(shí)間、信號(hào)、重合閘等電磁型繼電器全部更新為靜態(tài)繼電器。由集成電路構(gòu)成的靜態(tài)繼電器與原電磁型繼電器相比具有整定直觀、功耗低、動(dòng)作迅速、精度高等優(yōu)點(diǎn)，而且電流、電壓繼電器增加了直流輔助電源，可以通過(guò)電源監(jiān)視燈對(duì)繼電器的正常運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視，從而大大提高了保護(hù)的可靠性與速動(dòng)性。特別是信號(hào)繼電器既有電保持，又有磁保持，信號(hào)記憶可靠，還增加了多組動(dòng)合觸點(diǎn)和電動(dòng)復(fù)歸圈。保證了“遙信”功能及信號(hào)繼電器遙控復(fù)歸的實(shí)現(xiàn)。 3.2 遠(yuǎn)控和就地操作轉(zhuǎn)換 變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，要方便設(shè)備檢修和事故現(xiàn)場(chǎng)的緊急處理，就必須要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控及就地控制兩種方式操作，因此要拆除原有的KK控制開關(guān)，在回路中增加具備“遠(yuǎn)控”和“就地”轉(zhuǎn)換功能的QK切換開關(guān)，在正常情況下，無(wú)人值班變電所所有運(yùn)行或備用狀態(tài)的斷路器，必須置于“遠(yuǎn)控”位置，由監(jiān)控中心值班員進(jìn)行遠(yuǎn)控。
4 線路的監(jiān)視
大家知道，紅綠信號(hào)等除反映斷路器的實(shí)際位置以外，還擔(dān)負(fù)著監(jiān)視跳合閘回路是否正常的任務(wù)，雖然變電所內(nèi)可以通過(guò)紅綠燈來(lái)實(shí)現(xiàn)跳合閘回路的監(jiān)視，但卻無(wú)法從遠(yuǎn)方進(jìn)行監(jiān)視，為此在控制回路中加裝了跳閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ，只要HWJ及TWJ的兩副常閉觸點(diǎn)同時(shí)閉合，就說(shuō)明跳閘回路有問(wèn)題，需要到現(xiàn)場(chǎng)檢修。
5 遙信的實(shí)現(xiàn)
常規(guī)變電所要進(jìn)行無(wú)人值班改造，則原理通過(guò)中央信號(hào)及光子牌反應(yīng)的各類預(yù)告信號(hào)就必須要具備遙信功能。同時(shí)，繼電器動(dòng)作以后，必須能夠在監(jiān)控中心進(jìn)行遙控復(fù)歸。因此，信號(hào)繼電器的遙信問(wèn)題以及信號(hào)繼電器的復(fù)歸問(wèn)題也就成為突出的關(guān)鍵問(wèn)題，在改造中應(yīng)當(dāng)加以重視。
5.1 遙信的實(shí)現(xiàn) 變電所原中央信號(hào)解除以后，為正確反映所內(nèi)所有異常及事故信號(hào)，就必須將上述信號(hào)通過(guò)繼電器觸點(diǎn)提供給遠(yuǎn)動(dòng)遙信裝置以實(shí)現(xiàn)遙信功能。按照無(wú)人值班的要求在反映具體保護(hù)動(dòng)作事件的同時(shí)，變電所任何一套保護(hù)裝置動(dòng)作及異常都要啟動(dòng)變電所的遙信事故總信號(hào)，以提醒監(jiān)控人員及時(shí)處理。針對(duì)這一要求，將信號(hào)繼電器全部更換為帶有電動(dòng)復(fù)歸線圈及多組動(dòng)合觸點(diǎn)的靜態(tài)集成繼電器。每只信號(hào)繼電器單獨(dú)提供一對(duì)空觸點(diǎn)以反映具體保護(hù)動(dòng)作事件，另外每只繼電器都提供一對(duì)空觸點(diǎn)并將這些空觸點(diǎn)并聯(lián)在一起以反映事故總信號(hào)。斷路器的實(shí)際運(yùn)行位置采用開關(guān)的輔助觸點(diǎn)來(lái)反映。
5.2 信號(hào)繼電器的復(fù)歸 信號(hào)繼電器更換為靜態(tài)繼電器以后，其內(nèi)部帶有電動(dòng)復(fù)歸線圈。這樣既可以通過(guò)信號(hào)繼電器上的復(fù)歸按鈕就地復(fù)歸，又可以通過(guò)將所有信號(hào)繼電器的電壓復(fù)歸線圈并聯(lián)后與監(jiān)控屏遙控執(zhí)行屏上信號(hào)復(fù)歸繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)全站信號(hào)的遙控總復(fù)歸。使得無(wú)人值班變電所的信號(hào)復(fù)歸問(wèn)題得以解決。
6 小結(jié)
通過(guò)實(shí)踐，變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，其優(yōu)越性可大致歸納為：①傳送負(fù)荷和限電速度快，電壓調(diào)整迅速，從而改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行，提高無(wú)功管理水平；②預(yù)防事故，加快事故處理：由于預(yù)告信號(hào)、事故信號(hào)、各種越限信號(hào)提供調(diào)度員分析，可以及時(shí)采取措施預(yù)防事故發(fā)生，事故掉閘后，調(diào)度員直接判斷并做遙控操作，加快事故處理，可避免事故擴(kuò)大，縮短事故處理時(shí)間；③大量節(jié)省人員，提高企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率；④遙控由調(diào)度員直接執(zhí)行，無(wú)中間環(huán)節(jié)，不易發(fā)生誤操作。
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