變電站綜合自動化技術的應用

宋旭東

【摘 要】隨著供電系統(tǒng)供電距離的增加，電網(wǎng)供電電壓的升高，用戶對供電系統(tǒng)可靠性、安全性和經(jīng)濟性的要求越來越高。推動電網(wǎng)綜合自動化技術取得長足進步，本文就變電站綜合自動化技術在煤化工變電站中的應用進行闡述。

【關鍵詞】變電站；綜合自動化；應用

1.變電站自動化發(fā)展歷程

1.1傳統(tǒng)變電站綜合自動化

在傳統(tǒng)的變電站自動系統(tǒng)中多數(shù)采用的是老式的電磁型或者小規(guī)模集成電路的二次設備、繼電保護裝置和自動裝置，它們?nèi)狈ψ詸z、自診能力，并且設備本身的結構復雜，維護檢修難度大，運行可靠性較低。系統(tǒng)自動化程度低，不能對遠方設備實現(xiàn)監(jiān)控、修改和保護定值的自動修改等工作。遠動功能不足，不能夠給生產(chǎn)調(diào)度中心提供足夠、實時和準確的信息量，使得變電站內(nèi)的自動控制不能滿足電網(wǎng)實時監(jiān)測和控制的要求。變電站二次設備連接需要大量的電纜，靠觸點和模擬信號進行信息交換，可靠性、兼容性較低，已經(jīng)不能滿足當前大系統(tǒng)、大容量及高可靠性的新要求。

1.2綜合自動化變電站

綜合自動化變電站技術緊密，許多技術相互融合和配合，借助計算機技術和通信技術，實現(xiàn)了變電站的一次、二次設備和交直流電源技術的綜合運用。在綜合自動化系統(tǒng)中，不同可編程控制器構成了各個子系統(tǒng)，微機保護和監(jiān)控子系統(tǒng)又以分布分散式結構經(jīng)過網(wǎng)絡和總線進行連接。微機保護和監(jiān)控系統(tǒng)綜合了故障錄波、測距等技術。微機監(jiān)控系統(tǒng)還改變了傳統(tǒng)的測量手段，以CRT 顯示代替了傳統(tǒng)指針式顯示，或者用數(shù)字儀表代替常規(guī)儀表，使得顯示器更加小，方便美觀。并且傳統(tǒng)的鍵盤操作也被觸屏式操作和語言提示所取代，實現(xiàn)了操作監(jiān)視的可視化。

其優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高了變電站提供的電能質(zhì)量，電壓合格率也得到提高，保證了電網(wǎng)安全，節(jié)約了電能；（2）變電站運行、管理水平得到提高：計算機技術的應用，使得變電站內(nèi)的監(jiān)視、測量、記錄和抄表等工作大大簡化，提高了數(shù)據(jù)的真實性和準確性，大大減少了人力投入；利用快速的通信通道能夠?qū)z測數(shù)據(jù)快速傳遞給生產(chǎn)調(diào)度中心，實現(xiàn)對變電站運行狀況的實時監(jiān)測和控制，提高了整個變電站的管理水平；（3）提高變電站的可靠、安全性：綜合變電站具有自診和自檢功能，在發(fā)現(xiàn)異常情況時快速發(fā)出警示，提醒工作人員進行檢查和處理；（4）大幅降低了變電站的資金投入，節(jié)約了大量人力、物力：高度的資源共享和信息共享，使得設備功能加強、結構緊湊、規(guī)模小型化，與傳統(tǒng)的變電站相比，綜合自動化變電站占地面積大大減小，造價得到充分控制，降低了變電站的整體投資，縮短投資資金的回收效率。

1.3智能變電站

根據(jù)《智能變電站技術導則》的定義，智能變電站是采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等摹本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

2.綜合自動化變電站的特征

綜合自動化變電站技術具有功能綜合化、分布分散式微機化、測量顯示數(shù)字化和操作監(jiān)視視頻化的特點。

3.綜合自動化變電站技術的應用

神寧煤制油項目從蔣家南330KV電網(wǎng)取2回供電電源，每回線路需提供電力182.434MW，煤制油廠內(nèi)設330KV、110KV、35KV三個供電電壓等級。330KV系統(tǒng)采用雙母線三分段接線，共4回進、出線回路，包括2回進線、2回330/110KV變壓器出線，變壓器容量為4*240MVA。110KV系統(tǒng)采用雙母線接線方式，共18回進、出線回路，包括2回進線、8回生產(chǎn)裝置用變壓器出線、2回發(fā)電機變壓器組出線、2回起/備變壓器出線、4回廠用電變壓器出線。8臺生產(chǎn)裝置用變壓器采用110/35KV，其中2臺變壓器的容量為90MVA，另6臺變壓器的容量為120MVA；4臺120MVA變壓器布置在330/110KV總降壓站，2臺90MVA變壓器和2臺120MVA變壓器布置在110/35KV總降壓站。整個項目共設置4個35KV配電系統(tǒng)，其中2個35KV配電系統(tǒng)布置在330/110KV總降壓站內(nèi)，分別給附近的煤氣化裝置、熱電站、配煤中心煤貯運設施、界區(qū)內(nèi)煤貯運設施、空分和煤氣化循環(huán)水裝置等35/10KV變電所供電。另2個35KV配電系統(tǒng)布置在110/35KV總降壓站內(nèi)，分別給附近的空分裝置、酸性氣體脫除裝置、FT合成裝置、產(chǎn)品加工裝置、合成循環(huán)水裝置等35/10KV變電所供電。四個35KV配電系統(tǒng)，均采用分段單母線接線。按照以上供電系統(tǒng)及對供電的近似苛刻的供電可靠性的要求，我們采用了以下自動控制方案：本項目使用信息通信技術為全廠信息化和控制提供統(tǒng)一可靠的平臺。全廠信息管理及系統(tǒng)由信息通訊基礎設施、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和業(yè)務系統(tǒng)（ERP）三部分組成。本項目全廠信息管理及系統(tǒng)利用信息通信基礎設施作為基礎，以制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和業(yè)務系統(tǒng)（ERP）作為支持，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動化采集，確保信息控制系統(tǒng)的反應和擴展能力滿足實時商業(yè)的動態(tài)需求。煤制油項目擬采用全廠綜合控制和安全系統(tǒng)（ICSS）完成界區(qū)內(nèi)各生產(chǎn)裝置正常操作、開車、停車以及自動控制、保護、優(yōu)化、監(jiān)視、調(diào)度、貿(mào)易交接和數(shù)據(jù)存檔。界區(qū)內(nèi)設置有中央控制樓（MCB）、衛(wèi)星控制樓（SCB）、操作員樓（OSB）及遠程儀表樓（RIB），根據(jù)各生產(chǎn)裝置的不同操作需求，控制室操作人員和現(xiàn)場操作人員利用儀表和控制系統(tǒng)對工藝生產(chǎn)裝置進行監(jiān)視和操控，工程師將通過各建筑物內(nèi)的工程師站完成對儀表和控制系統(tǒng)的維護、升級和完善工作。冗余光纖將位于中央控制樓（MCB）、衛(wèi)星控制樓（SCB）、操作員樓（OSB）及遠程儀表樓（RIB）的所有的過程控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)通過公共工廠控制網(wǎng)絡（PCN）集成在一起，構成全廠綜合控制和安全系統(tǒng)（ICSS）。ICSS同時支持通過信息管理網(wǎng)絡（IM）與業(yè)務系統(tǒng)（ERP）進行信息交換。煤制油項目控制和監(jiān)視用的儀表信號擬基于基金會現(xiàn)場總線（FF）技術。無法采用FF的監(jiān)視和控制用儀表和分析儀擬采用PROFIBUS數(shù)字信號網(wǎng)絡或帶HART協(xié)議的4-20MA信號。ICSS通過運用現(xiàn)場總線技術、基于TCP/IP的以太網(wǎng)技術和其它的專用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)了與MES和ERP的通信和交換，實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)的運行狀態(tài)、組態(tài)設計和計劃執(zhí)行等信息的采集和分配。目前各系統(tǒng)初步設計方案論證已經(jīng)結束，初步設計已經(jīng)完成，詳細設計正在實施，項目預計于2016年建成，2017年正式投入生產(chǎn)，屆時，包括整個供電系統(tǒng)的綜合自動化優(yōu)勢必將得到充分發(fā)揮。

4.變電站綜合自動化發(fā)展方向

隨著綜合自動化技術的發(fā)展，“無人值班”變電站、智能變電站已經(jīng)成為變電站的新發(fā)展方向，在變電站實施過程中，國內(nèi)普遍采用站內(nèi)監(jiān)控，以遠動數(shù)據(jù)采集和控制為基礎，電網(wǎng)調(diào)度控制和保護相獨立的形式，這更加符合國內(nèi)國情。而站內(nèi)監(jiān)控、保護和控制相結合的變電站自動化形式難以提供清楚的事故分析和處理界面，所以暫時沒有被運行部門所接受，但是隨著技術發(fā)展，該形式的自動化變電站具有強大的優(yōu)越性。 [科]

【參考文獻】

[1]劉連永.試論變電站電氣自動化的系統(tǒng)設計[J].科技傳播，2011，3.

[2]神寧400萬噸煤炭間接液化總體設計.中國寰球工程公司，2012，9.