工廠110kV變電站綜合自動化改造及運行經驗之我見

袁哲

【摘 要】隨著變電站自動化技術的發展，工廠110kV變電站內的變電設施結構也在不斷完善。工廠110kV變電站的綜合自動化改造，增強了系統運行功能的綜合性，促使變電站向著結構合理化、監控屏幕化和運轉智能化的方向發展，有助于從根本上解決工廠的供電安全問題。本文著重探討工廠110kV變電站綜合自動化改造的具體措施，并總結變電站綜合自動化改造和運行的相關經驗。

【關鍵詞】工廠110kV變電站；綜合自動化改造；運行經驗

【中圖分類號】TM411+.4【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0344-02

傳統的工廠110kV變電站主要采用晶體管保護設施和微型機器設備。由于晶體管設備的使用年限較長，因此，在淘汰這種保護設備之后，變電站內的各種設施紛紛出現老化、運轉失誤等現象，技術人員又難以在短時期內找到適合替代晶體管的保護設備，導致很多工廠發生停電和停產等事故。這些事故對工廠生產活動的正常開展造成了很大影響，同時嚴重威脅著工廠的用電安全。在這種情況下，只有對工廠110kV變電站進行綜合自動化改造，才能從根本上消除一系列妨礙生產順利進行的因素，并保證供電設備的安全。

一、工廠110kV變電站的綜合自動化改造措施

化工企業的生產活動具有很強的連續性，這就決定了變電站內二次設施的改造不能在全廠停電的條件下進行。因此，技術人員采用了分批改造、轉移主要負荷和關閉局部電源的方式來改造相關設施。具體而言，工廠110kV變電站的綜合自動化改造措施包括如下幾點：

（一） 暫時保留主要的原有保護設備，將新的保護設備接入新增的綜合控制屏幕

將主要的變電保護設備、特定直徑的晶體管設備更換為集保護、測量、遠程控制和遠程通信于一體的微機線路設備，新增一面主要變電保護屏幕和10KV保護屏幕，同時將重要的保護負荷轉移給新的保護測量裝置。各個變電設備單元采用微機控制與簡易手動控制相結合的控制方式，兩種控制方式彼此閉鎖。當監控系統出現異常時，操作人員可以用手動的方式開啟斷路設備。手動設備主要包括隔離裝置的開關和接地刀。

（二） 取消原有的集合控制臺和集合控制柜

用計算機監測系統代替傳統的晶體管集合控制系統，實現變電站的電流電壓測量功能、重要信號預告功能和事故信號報警功能。由于原有的主要變電保護設備缺乏信息傳遞能力，因此，技術人員暫時利用接點將信號引入變電站后臺的控制系統。在工廠110kV變電站內新增了音響預報裝置、中央控制設備和公共信息測量控制屏幕，將直流電源改為高頻率的開關系統。與原有蓄電池相比，新型蓄電池的容量更大，并具有自動通訊、跟蹤檢查等新式功能。

（三）完善主要保護設備的系統結構

主要保護設備包括制動保護設備、瓦斯保護設備以及本體保護設備等。線路保護系統的主要作用是為過流裝置、速斷裝置、重合閘門以及小電流裝置提供接地的保護。其中10kV的電容裝置為電壓偏大和電壓不足的裝置提供保護。取消原變電站中的110kV編程自投設備，增加一套新的計算機備用自投設備。同時，為了提高系統運行的可靠程度，將整個變電系統進行雙網式改造，選取合適的控制單元支持硬件運行。兩個控制單元之間無須另行安排額外的切換軟件。為了減少變電站的占地面積，設計人員可以將兩臺控制單元與新增的衛星系統設計在一個屏幕中。

二、工廠110kV變電站綜合自動化運行結構

經過綜合自動化改造之后的工廠110kV變電站，采用了分層設置的集中屏幕系統。整個系統可以被分為三層，即隔離層、通信層和站點控制層。

（一）隔離層

隔離層內包括主要的變電保護設備及其測量系統、110kV線路測量和控制設備等集中組件。線路和電氣設備的測量和保護裝置被合為一體，安裝在變電站的主要控制室內。

（二）通信層

綜合自動化的變電站實行網絡通信。網絡通信方便了站點控制層與隔離層之間的信息傳遞，節約了信息通訊的成本，提高了信息傳輸效率。

（三）站點控制層

站點控制層內部的設備裝置較多，主要包括監控設備主機、工程師站點、公司內部調度管理設備以及遠程聯動接口裝置。這些設備對工廠110kV變電站進行運行監管和中心控制。

在工廠110kV變電站內還設有特殊的保護系統。在保護系統中，交流式的電流和電壓彼此獨立，各種設備的開關直接與裝置相連，確保測量和控制裝置在不與控制設施相連接時，仍然可以正常工作，同時各種保護設備也可以單獨開始或者停止運行。這種獨立構造具有較強的可靠性，設備的故障只能影響到局部系統，而影響不到整個系統。當網絡通信系統出現故障時，監控設備會受到影響，但是系統中最重要的保護和監控設施不會受到干擾。

工廠110kV變電站綜合自動化系統具有多重功能。系統內的各種設備可以通過測量和控制裝置來收集和整理數據信息，而檢測系統通過收集信息，產生各種即時性的數據，為數據庫的更新做準備。檢測系統具有事故預測和報告功能、報警功能、重要事件記載功能以及事故經過再現功能。斷路設備和主要變電設備具有控制壓力開關、管理系統、顯示畫面和打印材料等功能。此外，整個綜合自動化系統還可以診斷自身的故障，并進行自我調整和恢復。

三、工廠110kV變電站綜合自動化運行經驗

（一）設備選擇經驗

技術改造人員在選擇設備時，應當充分考慮變電站系統運行的穩定程度。設備裝置的穩定性，會受到裝置制造原理和原件組裝方式的影響。如果組成某一裝置的元件不夠穩定，那么整個裝置的可靠程度也不會很高。例如：某工廠110kV變電站采用的變壓線路控制元件和電容保護元件就經常出現燒毀、黑屏、失效等現象，迫使系統保護裝置停止運轉，同時引發通信中斷和監控裝置死機等事故。更換這些設備會增加工作人員的工作負擔，增大變電站運行成本，更重要的是，質量不達標的變電保護設備可能引發安全事故。

（二）綜合維護經驗

總結變電站維護工作經驗可以發現，工廠110kV變電站裝置中，維護難度最大的就是通信設備。如果通信設備發生故障，整個系統的通信就會中斷，監控裝置也可能會失靈。這種故障的主要表現形式為：后臺機器仍然能夠正常監督系統工作，但是收集來的數據不能被刷新，系統下達的指令也不能被執行，或者分層保護設備不能與通信設備進行連接，后臺機器無法完成監控任務。造成系統通信不暢的主要原因包括：計算機裝置硬件配置不科學、硬件質量不達標、通信規則不同的各種設備被安放在同一個系統中、計算機軟件編制程序不正確、抵抗電磁信號的保護設備失靈，等等。

（三） 日常檢查經驗

變電站需要被定期維護。在日常維護過程中，技術人員要定期檢驗裝置性能。具體而言，技術人員應當查看設備的保護值變化情況、檢驗保護的采樣數值精確程度，以及檢驗保護的邏輯效果等，確定整個保護系統是否處于正常的工作狀態，以及能否及時地完成任務。

總結

當今社會，信息科技和電力技術迅速發展。隨著一系列綜合自動化變電設備的出現，工廠110kV變電站的綜合運行水平也在逐步提高。近年來，我國相關電力部門出臺了變電站改造的新標準和新規范，促進了工廠110kV變電站的綜合自動化改造。然而，相關的改造技術還不夠成熟，工廠110kV變電站的數字化和信息化水平也有待進一步提高。技術改造人員要努力提高專業素質，積累實踐經驗，提出更加科學、合理的變電站改造方案，提升工廠110kV變電站運行的科學性和高效性。

參考文獻

[1] 曾毅.工廠110kV變電站綜合自動化改造及運行 [J].石油和化工設備，2007（10）

[2] 薛寶磊.闡述110kV變電站綜合自動化改造實踐 [J].硅谷，2011（04）

[3] 王琴，張華.110kV變電站綜合自動化改造 [J].電工技術，2012（10）.