南陽500kV白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施分析

摘要：南陽500kV白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施分析資訊由優(yōu)秀的流量計(jì)、流量?jī)x生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。0引言 南陽500kV白河變電站是河南省第1座實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的超高壓變電站。本文以該工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)該變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)。更多的流量計(jì)廠家選型號(hào)價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來電咨詢，下面是南陽500kV白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施分析文章詳情。

南陽500kV白河變電站是河南省第1座實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的超高壓變電站。本文以該工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)該變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題提出了一些有益的建議。

1工程概況

南陽500kV白河變電站位于河南省南陽市紅泥灣鎮(zhèn)。該變電站的建成可以改善500kV主網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性，是華中電網(wǎng)進(jìn)行電力交換的樞紐。該站zui終規(guī)模為主變壓器2×750MVA，500kV出線8回，220kV出線12回，高壓并聯(lián)電抗器3X50Mvar，35kV側(cè)接所用電及無功補(bǔ)償裝置。500kV采用3／2接線，220kV為雙母分段，35kV為單母接線。

2設(shè)計(jì)特點(diǎn)

南陽500kV白河變電站是一個(gè)超高壓樞紐變電站，將分期建成。為了確保其自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，減少擴(kuò)建時(shí)工作的難度、復(fù)雜性以及系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)間，保證擴(kuò)建時(shí)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)。

2．1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、操作員工作站的雙重配置

超高壓變電站對(duì)站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視與控制操作有嚴(yán)格的要求[1]。站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)、參數(shù)以及站級(jí)層控制操作命令都是借助于網(wǎng)絡(luò)傳送的，因此，白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)站控層采用了冗余設(shè)計(jì)，按雙重以太網(wǎng)配置，且以互為熱備用的方式運(yùn)行，站級(jí)層設(shè)置了雙操作員工作站，每個(gè)操作員工作站都配置了雙顯示器。兩臺(tái)操作員工作站以主從方式同時(shí)工作，但只有主機(jī)能夠發(fā)出控制輸出命令。主從機(jī)之間手動(dòng)切換時(shí)間小于1s，故障時(shí)自動(dòng)切換時(shí)間小于10s。另外，還配置了站內(nèi)管理機(jī)和工程師站，以加強(qiáng)對(duì)站內(nèi)設(shè)備的管理。

2．2遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸?shù)碾p重化

白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)具有主備兩個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)信息通道。兩臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)主站以主備方式運(yùn)行，遠(yuǎn)動(dòng)信息分別經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)和直采直送兩種方式分別傳送至兩個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)主站。在直采直送方式中，遠(yuǎn)動(dòng)信息直接由間隔層通過光纖傳送至遠(yuǎn)動(dòng)主站，這就保證了即使站控層失效，變電站的遠(yuǎn)動(dòng)信息仍能傳送到調(diào)度端。

2．3測(cè)控單元功能強(qiáng)大

超高壓變電站電壓等級(jí)多，規(guī)模大，一次設(shè)備、二次設(shè)備等數(shù)量眾多，直流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等也比中低壓變電站復(fù)雜得多，所以它的開關(guān)量、模擬量數(shù)目龐大。信息采集單元與控制操作命令的I／O測(cè)控裝置在超高壓變電站中的地位尤其重要。本站選用了由南京電力自動(dòng)化研究院中德公司提供的德國西門子公司zui新的6MB524系列測(cè)控單元。其運(yùn)行十分穩(wěn)定，而且其事件記錄分辨率可以達(dá)到1ms，遙測(cè)量精度可以達(dá)到0．2％，頻率精度可以達(dá)到0.001Hz，開關(guān)量輸入、輸出路數(shù)以及模擬量輸入路數(shù)多，而且可以根據(jù)具體工程需要合理選擇不同的型號(hào)，還可以實(shí)現(xiàn)斷路器同期合閘、隔離刀閘與接地開關(guān)的防誤連鎖、備用電源自投等先進(jìn)功能，可以實(shí)時(shí)顯示該單元的一次接線圖，使得在間隔層進(jìn)行控制操作時(shí)更方便、更直觀。

6MB524具有完善、可靠的同期合閘檢測(cè)與控制操作功能，所有500kV與220kV斷路器的同期合閘均分散由相應(yīng)間隔的6MB524測(cè)控單元完成，這不僅減少了設(shè)備投資，避免了硬件設(shè)各重復(fù)配置，而且還簡(jiǎn)化了二次回路。

站用電備自投邏輯由間隔層的6MB5515主單元實(shí)現(xiàn)。該備自投功能邏輯完善，保證了工作電源斷開后正確投入備用電源。

2．4實(shí)現(xiàn)控制操作三級(jí)防誤閉鎖，杜絕誤操作

與目前大多數(shù)變電站防誤閉鎖實(shí)現(xiàn)方式相比，該站zui大的不同之處是未配置專門的五防裝置。該變電站中所有的電動(dòng)隔離開關(guān)和接地刀閘都由其自動(dòng)化系統(tǒng)自身實(shí)現(xiàn)了完備的三級(jí)防誤閉鎖，手動(dòng)隔離開關(guān)和接地刀閘的操作也要經(jīng)過自動(dòng)化系統(tǒng)防誤閉鎖后才能完成。這種設(shè)計(jì)不僅大大簡(jiǎn)化了二次回路接線，避免了硬件設(shè)備重復(fù)配置，而且使運(yùn)行人員在站級(jí)操作員工作站的操作更方便、簡(jiǎn)單。

a．在站級(jí)操作員工作站上進(jìn)行隔離開關(guān)或接地刀閘控制操作時(shí)，如果某控制對(duì)象不滿足防誤閉鎖條件，則由軟件通過順流程禁止此操作命令下傳。

b．在間隔層的6MB524測(cè)控裝置上進(jìn)行隔離開關(guān)或接地刀閘控制操作時(shí)，如果某控制對(duì)象不滿足防誤閉鎖條件，則由6MB524測(cè)控裝置的邏輯控制功能閉鎖該控制命令的執(zhí)行。

t．在就地機(jī)構(gòu)箱上對(duì)所有的隔離開關(guān)和接地刀閘操作時(shí)，不論是電動(dòng)操作還是手動(dòng)操作，均需經(jīng)過完善的防誤閉鎖功能后才能進(jìn)行。該邏輯閉鎖功能由間隔層主單元6MB5515完成。經(jīng)6MB5515邏輯判斷后會(huì)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)間隔的6MB524測(cè)控單元，由其提供一個(gè)副閉鎖接點(diǎn)。對(duì)于電動(dòng)操作的隔離開關(guān)和接地刀閘，該接點(diǎn)串接于就地操作回路中；對(duì)于手動(dòng)操作的隔離開關(guān)和接地刀閘，該接點(diǎn)用于閉鎖其電磁鎖的電源。

2．5采取系列抗干擾措施，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)帶來的zui大問題是電磁干擾，尤其是由于間隔層的繼電器小室周圍存在著強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，因此，間隔層二次設(shè)備的抗電磁干擾問題尤為突出。本工程設(shè)計(jì)中采取了以下抗干擾措施：

a．繼電器小室之間及各小室與主控室之間的數(shù)據(jù)傳送采用光纖連接。

b．二次回路電纜均采用屏蔽電纜，屏蔽層良好接地。

c．不同電壓等級(jí)的二次回路不共有同一根電纜，且二次電纜與一次電纜分開敷設(shè)。

d．連接到配電裝置的控制電纜采用輻射狀敷設(shè)，盡量避免與高壓導(dǎo)線并行敷設(shè)。

e．對(duì)電容式互感器，其接地線與其二次電纜的穿管及電纜屏蔽層在設(shè)備支架上部接在一起后，再經(jīng)電纜管人地并與接地網(wǎng)連接。

L.繼電器小室在空間位置上比傳統(tǒng)主控樓離配電裝置的距離近得多，高壓線路、配電裝置等通過空間電磁場(chǎng)對(duì)保護(hù)、控制裝置所形成的騷擾也相對(duì)嚴(yán)重得多。小室的抗干擾主要是采取屏蔽、防塵、防潮和防噪聲措施。該變電站繼電器小室采用了固定結(jié)構(gòu)的六面屏蔽體，其效能不低于40dB，用以防止0．1MHz～100MHz的騷擾源和1MHz一2MHz的暫態(tài)電磁騷擾。

2．6超前設(shè)計(jì)，為擴(kuò)建工程奠定基礎(chǔ)

該變電站500kV部分采用3／2接線方式，本期為2個(gè)整串+1個(gè)半串，zui終規(guī)模為5個(gè)整串。為了便于擴(kuò)建，不僅在設(shè)備選型時(shí)選擇了開放性很好的自動(dòng)化系統(tǒng)，而且，凡是擴(kuò)建工程中的模擬量和開關(guān)量需要接人本期測(cè)控裝置的，均在本期工程設(shè)計(jì)中予以充分考慮，連至這些測(cè)控裝置的接線已在本期屏端子排上接好。

3調(diào)試經(jīng)驗(yàn)與建議

3．1隔離開關(guān)與接地刀閘防誤閉鎖條件

白河變電站500kV采用3／2接線方式，其隔離開關(guān)與接地刀閘的閉鎖條件比較簡(jiǎn)單、清晰，而220kV采用雙母分段接線方式，其閉鎖條件相對(duì)較復(fù)雜。我們?cè)谶M(jìn)行220kV隔離開關(guān)與接地刀閘的防誤閉鎖邏輯調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，閉鎖邏輯有時(shí)會(huì)出現(xiàn)相互矛盾或影響正常操作的情況，如果接線方式為雙母分段帶旁路，情況將更復(fù)雜。希望有關(guān)部門對(duì)220kV各種典型接線方式制定一個(gè)統(tǒng)一的隔離開關(guān)與接地刀閘防誤閉鎖條件，作為規(guī)程或規(guī)定執(zhí)行。我們已建議在該站運(yùn)行規(guī)程中給予詳細(xì)說明，并制定具體的操作對(duì)策。

3．2電動(dòng)隔離開關(guān)、接地刀閘間隔級(jí)與就地操作閉鎖的關(guān)系

對(duì)于電動(dòng)隔離開關(guān)和接地刀閘，其操作要經(jīng)過站級(jí)、間隔級(jí)以及就地操作三級(jí)閉鎖，其中后兩種閉鎖方式均是通過在控制回路中加入閉鎖硬接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。雖然串聯(lián)連接可以增加操作的可靠性，并且可以互相監(jiān)測(cè)閉鎖回路的正確性，但是，如果因某種原因使其中一級(jí)解除閉鎖邏輯出錯(cuò)，則將會(huì)造成該隔離開關(guān)或接地刀閘拒動(dòng)。所以，調(diào)試時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了改動(dòng)，電動(dòng)隔離開關(guān)和接地刀閘的間隔級(jí)與就地操作閉鎖接點(diǎn)不再串聯(lián)，兩者在回路上相互獨(dú)立。

3．3繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、電表等與自動(dòng)化系統(tǒng)的通信

根據(jù)工程技術(shù)協(xié)議與相關(guān)規(guī)程、規(guī)定的要求，繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、電表等均應(yīng)通過串口或網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，有些裝置，特別是引進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備，或因外商不提供通信協(xié)議，或因引進(jìn)廠家吃不透其原理，造成通信不正?；蛲ㄐ判畔⒉唤∪?。特別是有些廠家，其裝置根本不具備與自動(dòng)化系統(tǒng)的通信功能，純粹為了應(yīng)標(biāo)而增加一個(gè)所謂的通信單元，由其提供的通信信息僅有二三個(gè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。希望工程招標(biāo)時(shí)能夠注意諸如此類的問題。

3．4信息量?jī)?yōu)化的必要性[1]

白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行驗(yàn)收時(shí)特別強(qiáng)調(diào)信息量問題，認(rèn)為信息采集內(nèi)容越全，對(duì)變電站監(jiān)視、操作和事故處理越有利。我們不完全同意這種觀點(diǎn)，因?yàn)槟壳暗淖冸娬咀詣?dòng)化系統(tǒng)對(duì)所采集的信息只是存儲(chǔ)與顯示，并無有效的信息分析軟件。事故時(shí)，將會(huì)有大量不重要的信息夾雜于重要信息之中，蜂擁至操作員工作站的顯示器上，運(yùn)行人員幾乎無法捕捉重要信息，嚴(yán)重影響其正確判斷。我們?cè)谡{(diào)試時(shí)曾做過多套保護(hù)裝置同時(shí)動(dòng)作試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)信息進(jìn)行合理選擇是非常必要的。建議變電站自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品中增加自動(dòng)化系統(tǒng)信息分析功能。

3．5信息傳輸?shù)钠款i問題

目前變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都存在通信瓶頸問題，即分散的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過一個(gè)中間通信單元才能傳送到網(wǎng)絡(luò)上。白河變電站自動(dòng)化系統(tǒng)也不例外。變電站投運(yùn)后，由于需要傳送大量數(shù)據(jù)，受通信速率、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)容量等的限制，該系統(tǒng)曾因通道阻塞而造成自動(dòng)化系統(tǒng)死機(jī)。如果電力系統(tǒng)發(fā)生事故，這種狀況將會(huì)更加嚴(yán)重，而此故障在調(diào)試階段是無法發(fā)現(xiàn)或檢驗(yàn)的。因此，我們要求該自動(dòng)化系統(tǒng)不僅硬件要有冗余，而且軟件更要具有足夠的冗余度，在系統(tǒng)出現(xiàn)通道阻塞、通信單元硬件切換無效的情況下，盡快使系統(tǒng)恢復(fù)正常。徹底解決此問題的zui有效方法，是測(cè)控裝置、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置等二次設(shè)備均采用以太網(wǎng)技術(shù)。

3．6技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試

自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)是招標(biāo)時(shí)考慮的重要因素，但系統(tǒng)的很多技術(shù)指標(biāo)既無確切的定義，更無法測(cè)試。即使有些技術(shù)指標(biāo)可以測(cè)得，但由于測(cè)試手段有限，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際意義并不完全相符。例如，系統(tǒng)平均無故障時(shí)間、CPU及網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率、雙機(jī)系統(tǒng)可用率等指標(biāo)是很難測(cè)試的；對(duì)于事件分辨率，由于要求精確到1ms，測(cè)試手段根本達(dá)不到，所以即使測(cè)出數(shù)據(jù)，其意義已與原意大不相同；而一些遙測(cè)、遙信量的傳輸時(shí)間則是單個(gè)或幾個(gè)量的傳輸時(shí)間，與實(shí)際要求也存在很大的差距。因此，技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試手段與測(cè)試方法應(yīng)是今后自動(dòng)化系統(tǒng)檢驗(yàn)方法研究中的一個(gè)課題。

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