关键词： 变电站  自动化  改造 

    在电力系统中，有一大批服役多年110kV变电站，其一次设备老化、损坏及腐蚀严重，维护及新的工作量和费用逐年上升，站内二次设备反映了国内继电保护及自动装置的发展过程，电磁型、晶体管型、微机型保护同时运行。这些设备的老化对变电站的安全运行构成很大威胁，每年都需要投入大量资金、人力和物力进行维护和整治，但效果很不理想，每年都在改造，每年都有新问题的出现，不如进行全面彻底的改造，建成能实现综合自动化的无人值班变电站，方能从根本上解决问题，不但提高了设备装备水平，而且实现了无人值班，达到减人增效的目的。本文就江苏省涟水县供电公司110kV朱码变电站综合自动化改造工程为例，来讨论旧站综合自动化改造的实施方案。（注：变电站一次设备改造本文不作探讨）

    对于无人值班变电站改造的设计应参照以下标准进行：GB50059-92  《35-110kV变电站设计规范》、GB50060-92 《 35-110kV高压配电装置设计规范》、江苏省电力公司《无人值班变电所运行管理导则》。完全无人值班的变电站，各种设备应具有较高的可靠性，必须具备四遥功能，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应实现无油化，且采用弹簧储能的操动机构，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“四遥”量按原部颁[1996]43号文要求配置，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部颁CDT规约，能够实现调度中心到变电站内的四遥。

    110kV朱码变电所始建于1959年，作为涟水县重要的中心变电所，供电范围包括9个35KV变电所，辐射至26个乡镇，承担县内多个大型工业企业及县城区大部分负荷。该变电所的前身为35kV变电所，曾经历过多次改造和扩建，并于1978年升压改造为110kV变电所，主变容量为2*31500kVA，在此后的二十年间，又先后扩建了一个110kV间隔，更换了110kV母线压变，主变保护及部分110KV线路保护更换为微机保护，将110kV-35kV少油开关更换为六氟化硫开关，部分35kV刀闸换型等零星的改造。

    3.1一次主接线方式：

    （1）110kV侧为单母线分段接线，共有线路两条，一路为主供电源，一路为备用电源。

    （2）35kV侧为双母线接线，有6个线路出线间隔，一个母联间隔。

    （3）10kV侧为单母线分段接线，有10个线路出线间隔，一个电容间隔，一个母联间隔。

    3.2控制、保护及自动装置部分

    （1）全站公用部分:

    站内中央信号、低周减载、电压切换等采用电磁型继电器集中组屏，站内主变、线路及电容器的控制、测量、各种预告信号光字牌均安装在控制屏上。

    （2）主变压器保护配置：

采用国电南自生产的WBZ-02型微机保护，主保护包括主变差动保护和重瓦斯保护，后备保护包括高、中、低压侧复合电压闭锁过流保护，中性点接地、间隙零序保护等。

    （3）线路及电容器保护配置：

    110kV线路部分别为国电南自生产的WXB-11S、PSL-621C型保护，包括三段式相间、接发距离保护，三段式零序保护和三相一次重合闸。

35kV、10kV线路及10kV电容器保护均为电磁式相间电流保护，线路保护配置为过流、速断、重合闸，电容器保护为过流、过电压、欠电压、零序过流保护等。

    3．3其它

    （1）计量部分：变电站内无专用计量屏，所有电度表均安装在控制屏后，所有电度表都已更换为输出式脉冲电度表。

    （2）直流、所用电部分：直流系统为整流型镉镍电池组，额定容量为40AH，所用电系统为传统的低压控制柜,不能实现两路电源间的自投。

    （3）远动装置为南端自动化所生产的DJY-3型远动装置一套，对全站主要电气量及开关量实现遥测和遥信，无遥控和遥调功能。

    变电站自动化技术是实现变电站少人或无人值班的关键，变电站无人值班自动化系统大致有两种配置模式。

    1、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，仅需对RTU等远动装置进行完善，就能基本上具备四遥功能，在常规二次系统的基础上，增加具备“四遥”功能的远动装置RTU，或改造原有的远动装置RTU，使之具备“四遥”功能，不涉及继电保护装置，传统的控制屏仍予保留。通过改造RTU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、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。

    对于运行时间较长的电磁型保护，保护装置老化严重，远动装置已达使用寿命，备品备件很难购置，急需更新淘汰的变电站，宜采用这种综合自动化装置。对于部分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。

变电站无人值班改造应遵循以下原则：在无人值班变电站改造过程中，应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，切忌大拆大建。

    根据朱码变继电保护及远动装置的现状，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，提出对朱码变进行采用综合自动化系统，具体改造方案如下：

取消原有的中央信号控制屏及继电器屏，拆除所有线路、主变的控制屏，取消原有的远动系统，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。

    （1）主变保护及110kV线路保护为更换不久的微机型保护，因此仅需增加主变及线路测控装置，并改造主变的有载调压机构、中性点接地刀闸机构和主变本体温度测量回路，实现主变及110kV线路的“四遥”功能。

    （2）拆除站内所有35kV、10kV线路及10kV电容器电磁型保护，采用保护测控一体化装置，即可实现保护及“四遥”功能。

    （3）新增的公用系统配置10kV-110kV电压并列重动装置，公用模拟量开关量采集装置，通信服务器以及后台主机（具备电压无功调节、小电流接地选线功能）。

    （4）拆除原站内所用电及直流设备，新的直流系统采用高源开关模式，蓄电池容量为100安时，并具备微机跟踪检测接地功能，直流系统与综合自动化系统通过数字方式通讯。新上所用屏2面，实现电源双向备自投。新增专用的计量屏。

    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。

    6．1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。

    6．2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。

    6．3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。

    涟水县供电公司按照上述构想，对110kV朱码变电站实施了综合自动化系统改造，取得了良好的效果：

    7.1、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。

    7.2、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。

    7.3、通过改造，使朱码变完全实现了无人值班，成为技术领先、设备可靠的先进变电站。

参与文献：

[1]杨奇逊，变电站综合自动化发展趋势[J].中国电机工程学报，1996，16（3）：145-146.

[2]朱大新，数字化变电站综合自动化系统的发展[J].电工技术杂志，2001，（4）：20-22.

[3]江苏省电力公司《江苏省电力公司无人值班变电所运行管理导则》DLQ-SD-001-1999

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