鄧斯恬+范宇
明確了配網(wǎng)自動(dòng)化和傳統(tǒng)箱變特點(diǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)傳統(tǒng)箱變特點(diǎn),通過對(duì)箱變一次設(shè)備和二次設(shè)備的改造初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視箱變運(yùn)行參數(shù)及開關(guān)的遠(yuǎn)程控制,最后對(duì)改造后的箱變具備的功能進(jìn)行簡(jiǎn)析和展望。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展及居民生活質(zhì)量的日益增長(zhǎng),電力客戶對(duì)供電質(zhì)量及供電可靠性要求不斷提高,迫切需要電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級(jí)來匹配當(dāng)前的供電需求。配網(wǎng)自動(dòng)化利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形等進(jìn)行信息集成,構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。而對(duì)箱變的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的監(jiān)視控制將大大提高供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及供電能力,降低勞動(dòng)成本,提升服務(wù)質(zhì)量,為配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)箱變結(jié)構(gòu)
箱式變電站已經(jīng)成為我國(guó)配網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的主流產(chǎn)品之一,從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上主要分為美式箱變和歐式箱變,目前我國(guó)以歐式箱變?yōu)橹?。箱變一般分為高壓室、變壓器室、低壓室三個(gè)部分,分別由高低壓開關(guān)設(shè)備、變壓器、電能計(jì)量裝置、無功補(bǔ)償裝置以及其他輔助設(shè)備組成,具有體積小、占地少;投資小、效益高;成套性強(qiáng)、安裝便捷等特點(diǎn)。
傳統(tǒng)箱變作為直接面向電力客戶的終端配電成套裝置,除滿足基本的供電需求功能外,不能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控,更無法滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的需要。為實(shí)現(xiàn)箱變監(jiān)測(cè)、控制和通訊,有必要對(duì)傳統(tǒng)箱變進(jìn)行改造。
此次改造的箱變?yōu)橛蓪幐窭孰姎鈴S家生產(chǎn)的小型一體化箱變,其主接線圖如圖1所示,高壓側(cè)使用負(fù)荷開關(guān)一熔斷器組合電器,負(fù)荷開關(guān)型號(hào)為,分勵(lì)A(yù)C220V,手動(dòng)操作,配輔助開關(guān)2開2閉,熔斷器型號(hào)為,共3只。變壓器選用全密閉油浸變壓器,容量為100kVA。低壓側(cè)配置總開關(guān)和三個(gè)出線開關(guān),并裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。
由于此類箱變沒有數(shù)據(jù)采集模塊、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備等設(shè)備,不能對(duì)其遠(yuǎn)程監(jiān)控,無法滿足配網(wǎng)自動(dòng)化要求,為實(shí)現(xiàn)對(duì)該箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控,有必要對(duì)其進(jìn)行改造。
箱變改造過程
1.遠(yuǎn)程監(jiān)視的實(shí)現(xiàn)
以該箱變已有的電流互感器(CT)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)箱變低壓側(cè)的遠(yuǎn)程監(jiān)視,箱變中加裝信號(hào)線,在原有測(cè)量裝置的二次側(cè)加裝一組數(shù)據(jù)采集裝置和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置,采集數(shù)據(jù)可通過光纖傳輸?shù)胶笈_(tái),配微機(jī)顯示裝置,實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)電流、電壓的監(jiān)視。該箱變?nèi)萘繛?00kVA,低壓側(cè)CT型號(hào)為級(jí),最高工作電壓為660V,CT二次輸出容量為Sm=5VA,滿載負(fù)荷誤差不超過0.5%,可計(jì)算出遠(yuǎn)程測(cè)量電流和電壓。假設(shè)低壓側(cè)實(shí)際電流為I,遠(yuǎn)程測(cè)量所測(cè)得電流為Im,計(jì)算出的電壓為Um,則有:
公式(1)表征了CT二次側(cè)電流與實(shí)際電流的關(guān)系,通過公式(2)可得出遠(yuǎn)程監(jiān)視的二次側(cè)電壓。通過數(shù)據(jù)采集裝置采集箱變里的各種狀態(tài)量(如開關(guān)、刀閘位置)和模擬量(如電壓、電流等),對(duì)箱變的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
2.遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)
為實(shí)現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)程控制,需要在箱變中加通信線以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,并且需要數(shù)據(jù)采集、匯集和轉(zhuǎn)發(fā)功能,如圖2所示,綠色通信線實(shí)現(xiàn)箱變中信息傳輸,如電流互感器二次監(jiān)控信號(hào),開關(guān)位置信號(hào),停送電信號(hào)等,并應(yīng)考慮通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建設(shè)、擴(kuò)容和改造,以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)配電通信系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。
高壓斷路器K1具備切除故障電流的功能,額定電壓為12kV,額定電流100A,分勵(lì)A(yù)C220V,電動(dòng)操作,可就地和遠(yuǎn)方操控,遠(yuǎn)方和就地均配操作按鈕及其對(duì)應(yīng)的開關(guān)位置指示裝置,高壓側(cè)接地刀閘為D1。低壓總斷路器K2額定電壓0.66kV,額定電流200A,電動(dòng)操作,遠(yuǎn)方和就地操控,設(shè)置對(duì)應(yīng)的控制按鈕并設(shè)位置顯示裝置。開關(guān)K1和K2的動(dòng)作配合邏輯如圖3和圖4所示,高壓側(cè)接地刀閘D1不需要遠(yuǎn)程操作,但需要監(jiān)測(cè)刀閘位置信息,遠(yuǎn)方停送電前都需先檢查接地刀閘的位置。遠(yuǎn)程控制進(jìn)行停電時(shí),操作人先斷開K2,再確認(rèn)K2位置指示燈指示斷開,無異常報(bào)警,然后斷開K1并確認(rèn)指示燈位置斷開,不合接地刀閘D1。若有檢修工作,必須合接地刀閘D1,可由人工就地操作接地,待工作結(jié)束后可就地完成送電,若需遠(yuǎn)程控制送電,工作人待工作結(jié)束后,需先斷開接地刀閘,再按圖4的流程進(jìn)行遠(yuǎn)程送電。箱變處應(yīng)配置專用后備電源,確保在主電源失電情況下后備電源能夠維持配電終端運(yùn)行一定時(shí)間以及進(jìn)行開關(guān)分合閘。
運(yùn)行方式分析
通過對(duì)箱變改造,初步實(shí)現(xiàn)了箱變低壓側(cè)輸出電流、電壓的遠(yuǎn)程監(jiān)視,遠(yuǎn)程分合高、低壓斷路器??傮w來看,箱變改造應(yīng)以對(duì)實(shí)施區(qū)域供電可靠性、一次網(wǎng)架、配電設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的全面評(píng)估為基礎(chǔ),設(shè)定合理目標(biāo),制定明確方案,因地制宜、分階段實(shí)施。后期建設(shè)中可以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)代替電流表、電壓表、按鈕、信號(hào)燈等裝置,并可以不斷拓展監(jiān)控功能,比如溫濕度監(jiān)控、無功補(bǔ)償?shù)?,這些功能的實(shí)現(xiàn),需要配備相應(yīng)的遠(yuǎn)程平臺(tái)提供支持,可以考慮將某一線路或者區(qū)域的全部箱變集中管控,針對(duì)要實(shí)現(xiàn)的功能不斷進(jìn)行完善。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城鄉(xiāng)配網(wǎng)自動(dòng)化和“無人值守”已得到普及推廣,配網(wǎng)自動(dòng)化所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也越來越為人們所認(rèn)知,采用計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、微電子等技術(shù)對(duì)高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測(cè)量、調(diào)節(jié)、通訊、控制,實(shí)現(xiàn)箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控必然是未來發(fā)展趨勢(shì)。