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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容
常規變電所改造為無(wú)人值班變電所運行，首先要對一、二次設備進(jìn)行改造，使之適應無(wú)人值班運行要求。
1.1 一次設備主要改造及技術(shù)要求
1.1.1 斷路器的改造：主要要求是能實(shí)現遙控操作功能，并提供可靠的斷路器位置信號。對使用年久且性能不能滿(mǎn)足電網(wǎng)運行要求的6～35kV油斷路器動(dòng)作要求，應以性能好、可靠性高、維護量小的無(wú)油設備(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(xiàn)以防信號誤發(fā)。
1.1.2 高壓開(kāi)關(guān)柜的改造：完善機械防止誤操作措施；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；加強母線(xiàn)導體間、相對地間絕緣水平；改造高壓開(kāi)關(guān)柜中的電流互感器，使之達到高壓開(kāi)關(guān)柜使用工況絕緣水平、峰值和短時(shí)耐受電流、短時(shí)持續時(shí)間的要求。
1.1.3 過(guò)電壓保護設備的改造：如對變電所6～35kV中性點(diǎn)加裝自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)調諧的消弧線(xiàn)圈；為減少變電所的運行維護工作量，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(kāi)關(guān)及其操作機構，能實(shí)現遙控操作；對有載調壓分接開(kāi)關(guān)實(shí)現當地和遠方遙調操作；實(shí)現主變溫度遠方測量等。
1.2 二次設備改造內容及要求 控制回路的改造要能適應無(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(xiàn)。②斷路器控制回路斷線(xiàn)、失去控制電源時(shí)應實(shí)現遠方報警，并保留控制回路故障信號。③保護回路單獨設有熔斷器的變電所，保護回路直流消失后，能遠方報警。④重合閘裝置要實(shí)現自動(dòng)投退，在遙控和當地操作合閘后，重合閘電源應自動(dòng)投入，重合閘放電回路自動(dòng)斷開(kāi)。在遙控和當地操作跳閘后，自動(dòng)退出重合閘電源，同時(shí)重合閘裝置自動(dòng)放電。根據需要實(shí)現重合閘后加速和一次重合閘。⑤低頻減負荷裝置或其它系統穩定措施裝置動(dòng)作跳閘時(shí)，應自動(dòng)閉鎖重合閘。⑥取消斷路器位置信號燈的不對應閃光功能，信號燈具改為發(fā)光二極管等節能型燈具。⑦加裝遙控與就地跳、合閘閉鎖回路。⑧中央信號裝置有關(guān)回路作相應改造。
2 改造方案的選擇
對常規變電所進(jìn)行無(wú)人值班改造，總的指導思想是“安全、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟”。二次設備改造任務(wù)重，改造難度大，需要對一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，尋找恰當的解決方法。下面介紹幾種典型的二次設備改造方案。
2.1 斷路器的控制與繼電保護合一的改造方案
改造時(shí)保留有全部保護設備，取消控制屏(集中控制臺，集中控制柜)，將斷路器控制回路、控制設備安裝到保護屏適當備用位置。這種方案將會(huì )取消控制屏上的全部光字牌信號、測量?jì)x表和音響信號。為滿(mǎn)足當地操作及改造過(guò)渡期內變電所運行操作人員對設備狀態(tài)的監視要求，增設一套RTU當地工作站及顯示設備。在顯示器上顯示有關(guān)一次接線(xiàn)圖，測量信息，事故及預告信息。采用這種改造方案，可以簡(jiǎn)化二次回路接線(xiàn)，減少大量控制電纜，減少回路中的觸點(diǎn)，提高二次設備的運行可靠性。這種改造方案適合于由弱電控制，集控臺、集控柜等多臺設備組合的控制回路改造。
變電所改造一般采用常規的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，在原裝置中擴大功能，增加RTU容量以滿(mǎn)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(xiàn)方案 這種改造方案保護設備、控制設備全部利用。在改造中根據無(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(xiàn)，如斷路器控制接線(xiàn)改接，重合閘接線(xiàn)改接，以及信號改接等；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變電所的最方便、最經(jīng)濟的改造方案。變電所的RTU裝置采用常規遠動(dòng)設備。
2.3 二次保護設備全部更新的改造方案 對于運行年限較長(cháng)的變電所，在方案設計時(shí)可根據無(wú)人值班改造的技術(shù)要求，全部更新變電所二次及保護設備，采用目前國內較先進(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陳舊，原有的二次回路已達不到安全要求的情況。
3 如何進(jìn)行遠方監控
3.1 繼電器的更新 根據傳統變電所無(wú)人值班改造的實(shí)際情況，也為確�！八倪b”功能的實(shí)現，改造中要將保護及自動(dòng)裝置中的電流、電壓、時(shí)間、信號、重合閘等電磁型繼電器全部更新為靜態(tài)繼電器。由集成電路構成的靜態(tài)繼電器與原電磁型繼電器相比具有整定直觀(guān)、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)電源監視燈對繼電器的正常運行進(jìn)行監視，從而大大提高了保護的可靠性與速動(dòng)性。特別是信號繼電器既有電保持，又有磁保持，信號記憶可靠，還增加了多組動(dòng)合觸點(diǎn)和電動(dòng)復歸圈。保證了“遙信”功能及信號繼電器遙控復歸的實(shí)現。 3.2 遠控和就地操作轉換 變電所實(shí)現無(wú)人值班，要方便設備檢修和事故現場(chǎng)的緊急處理，就必須要實(shí)現遠控及就地控制兩種方式操作，因此要拆除原有的KK控制開(kāi)關(guān)，在回路中增加具備“遠控”和“就地”轉換功能的QK切換開(kāi)關(guān)，在正常情況下，無(wú)人值班變電所所有運行或備用狀態(tài)的斷路器，必須置于“遠控”位置，由監控中心值班員進(jìn)行遠控。
4 線(xiàn)路的監視
大家知道，紅綠信號等除反映斷路器的實(shí)際位置以外，還擔負著(zhù)監視跳合閘回路是否正常的任務(wù)，雖然變電所內可以通過(guò)紅綠燈來(lái)實(shí)現跳合閘回路的監視，但卻無(wú)法從遠方進(jìn)行監視，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，需要到現場(chǎng)檢修。
5 遙信的實(shí)現
常規變電所要進(jìn)行無(wú)人值班改造，則原理通過(guò)中央信號及光子牌反應的各類(lèi)預告信號就必須要具備遙信功能。同時(shí)，繼電器動(dòng)作以后，必須能夠在監控中心進(jìn)行遙控復歸。因此，信號繼電器的遙信問(wèn)題以及信號繼電器的復歸問(wèn)題也就成為突出的關(guān)鍵問(wèn)題，在改造中應當加以重視。
5.1 遙信的實(shí)現 變電所原中央信號解除以后，為正確反映所內所有異常及事故信號，就必須將上述信號通過(guò)繼電器觸點(diǎn)提供給遠動(dòng)遙信裝置以實(shí)現遙信功能。按照無(wú)人值班的要求在反映具體保護動(dòng)作事件的同時(shí)，變電所任何一套保護裝置動(dòng)作及異常都要啟動(dòng)變電所的遙信事故總信號，以提醒監控人員及時(shí)處理。針對這一要求，將信號繼電器全部更換為帶有電動(dòng)復歸線(xiàn)圈及多組動(dòng)合觸點(diǎn)的靜態(tài)集成繼電器。每只信號繼電器單獨提供一對空觸點(diǎn)以反映具體保護動(dòng)作事件，另外每只繼電器都提供一對空觸點(diǎn)并將這些空觸點(diǎn)并聯(lián)在一起以反映事故總信號。斷路器的實(shí)際運行位置采用開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)來(lái)反映。
5.2 信號繼電器的復歸 信號繼電器更換為靜態(tài)繼電器以后，其內部帶有電動(dòng)復歸線(xiàn)圈。這樣既可以通過(guò)信號繼電器上的復歸按鈕就地復歸，又可以通過(guò)將所有信號繼電器的電壓復歸線(xiàn)圈并聯(lián)后與監控屏遙控執行屏上信號復歸繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現全站信號的遙控總復歸。使得無(wú)人值班變電所的信號復歸問(wèn)題得以解決。
6 小結
通過(guò)實(shí)踐，變電所實(shí)現無(wú)人值班，其優(yōu)越性可大致歸納為：①傳送負荷和限電速度快，電壓調整迅速，從而改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，穩定電網(wǎng)運行，提高無(wú)功管理水平；②預防事故，加快事故處理：由于預告信號、事故信號、各種越限信號提供調度員分析，可以及時(shí)采取措施預防事故發(fā)生，事故掉閘后，調度員直接判斷并做遙控操作，加快事故處理，可避免事故擴大，縮短事故處理時(shí)間；③大量節省人員，提高企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率；④遙控由調度員直接執行，無(wú)中間環(huán)節，不易發(fā)生誤操作。
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