常規(guī)變電所關(guān)鍵技術(shù)分析論文

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摘要：常規(guī)變電所正在進行無人值班改造，但在改造過程中，由于理解的不同，往往產(chǎn)生各種認識和措施上的差異，使已改造的變電所運行并不理想。該文針對常規(guī)變電所在進行無人值班改造時幾個關(guān)鍵技術(shù)進行分析，并提出相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：變電所無人值班改造技術(shù)

常規(guī)設(shè)計的有人值班變電所要改造為無人值班的變電所，需要解決幾項關(guān)鍵技術(shù)。

1無人值班變電所改造的主要內(nèi)容

常規(guī)變電所改造為無人值班變電所運行，首先要對一、二次設(shè)備進行改造，使之適應(yīng)無人值班運行要求。

1.1一次設(shè)備主要改造及技術(shù)要求

①斷路器的改造：主要要求是能實現(xiàn)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足電網(wǎng)運行要求的6～35kV油斷路器動作要求，應(yīng)以性能好、可靠性高、維護量小的無油設(shè)備(如真空斷路器或SF₆斷路器)來代替。斷路器輔助觸點改造為雙輔助觸點接線以防信號誤發(fā)。

②高壓開關(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；加強母線導(dǎo)體間、相對地間絕緣水平；改造高壓開關(guān)柜中的電流互感器，使之達到高壓開關(guān)柜使用工況絕緣水平、峰值和短時耐受電流、短時持續(xù)時間的要求。

③過電壓保護設(shè)備的改造：如對變電所6～35kV中性點加裝自動跟蹤、自動調(diào)諧的消弧線圈；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避雷器宜更換為無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)。

④主變壓器有關(guān)輔助元件的改造：改造中性點隔離開關(guān)及其操作機構(gòu)，能實現(xiàn)遙控操作；對有載調(diào)壓分接開關(guān)實現(xiàn)當(dāng)?shù)睾瓦h方遙調(diào)操作；實現(xiàn)主變溫度遠方測量等。

1.2二次設(shè)備改造內(nèi)容及要求

控制回路的改造要能適應(yīng)無人值班需要，主要有以下要求：

①斷路器控制回路改造后，要簡單、可靠、無迂回接線。

②斷路器控制回路斷線、失去控制電源時應(yīng)實現(xiàn)遠方報警，并保留控制回路故障信號。

③保護回路單獨設(shè)有熔斷器的變電所，保護回路直流消失后，能遠方報警。

④重合閘裝置要實現(xiàn)自動投退，在遙控和當(dāng)?shù)夭僮骱祥l后，重合閘電源應(yīng)自動投入，重合閘放電回路自動斷開。在遙控和當(dāng)?shù)夭僮魈l后，自動退出重合閘電源，同時重合閘裝置自動放電。根據(jù)需要實現(xiàn)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(tǒng)穩(wěn)定措施裝置動作跳閘時，應(yīng)自動閉鎖重合閘。

⑥取消斷路器位置信號燈的不對應(yīng)閃光功能，信號燈具改為發(fā)光二極管等節(jié)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(yīng)改造。

2二次設(shè)備改造方案的選擇及確定

對常規(guī)變電所進行無人值班改造，總的指導(dǎo)思想是"安全、可靠、實用、經(jīng)濟"。二次設(shè)備改造任務(wù)重，改造難度大，需要對一些關(guān)鍵技術(shù)進行探討，尋找恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。下面介紹幾種典型的二次設(shè)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

改造時保留有全部保護設(shè)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(shè)備安裝到保護屏適當(dāng)備用位置。這種方案將會取消控制屏上的全部光字牌信號、測量儀表和音響信號。為滿足當(dāng)?shù)夭僮骷案脑爝^渡期內(nèi)變電所運行操作人員對設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視要求，增設(shè)一套RTU當(dāng)?shù)毓ぷ髡炯帮@示設(shè)備。在顯示器上顯示有關(guān)一次接線圖，測量信息，事故及預(yù)告信息。采用這種改造方案，可以簡化二次回路接線，減少大量控制電纜，減少回路中的觸點，提高二次設(shè)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(shè)備組合的控制回路改造。

變電所改造一般采用常規(guī)的RTU裝置。變電所無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容量以滿足無人值班改造信息量的要求。

2.2只改造二次回路接線方案

這種改造方案保護設(shè)備、控制設(shè)備全部利用。在改造中根據(jù)無人值班變電所的技術(shù)要求，改造二次回路中的部分接線，如斷路器控制接線改接，重合閘接線改接，以及信號改接等；增加和更換部分繼電器，使其具備無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(guī)遠動設(shè)備。

2.3二次保護設(shè)備全部更新的改造方案

對于運行年限較長的變電所，在方案設(shè)計時可根據(jù)無人值班改造的技術(shù)要求，全部更新變電所二次及保護設(shè)備，采用目前國內(nèi)較先進的綜合自動化裝置。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實現(xiàn)遠方監(jiān)控

3.1繼電器的更新

根據(jù)傳統(tǒng)變電所無人值班改造的實際情況，也為確保"四遙"功能的實現(xiàn)，改造中要將保護及自動裝置中的電流、電壓、時間、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(gòu)成的靜態(tài)繼電器與原電磁型繼電器相比具有整定直觀、功耗低、動作迅速、精度高等優(yōu)點，而且電流、電壓繼電器增加了直流輔助電源，可以通過電源監(jiān)視燈對繼電器的正常運行進行監(jiān)視，從而大大提高了保護的可靠性與速動性。特別是信號繼電器既有電保持，又有磁保持，信號記憶可靠，還增加了多組動合觸點和電動復(fù)歸圈。保證了"遙信"功能及信號繼電器遙控復(fù)歸的實現(xiàn)。

3.2遠控和就地操作轉(zhuǎn)換

變電所實現(xiàn)無人值班，要方便設(shè)備檢修和事故現(xiàn)場的緊急處理，就必須要實現(xiàn)遠控及就地控制兩種方式操作，因此要拆除原有的KK控制開關(guān)，在回路中增加具備"遠控"和"就地"轉(zhuǎn)換功能的QK切換開關(guān)，在正常情況下，無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(jiān)控中心值班員進行遠控。設(shè)備檢修時，需要將停電設(shè)備置?quot;就地"位置，并按照調(diào)度命令進行紅綠燈附帶的分合閘按鈕就地操作斷路器。設(shè)備檢修結(jié)束送電后，操作運行人員必須將"就地、遠控"切換開關(guān)置于"遠控"位置。

4跳、合閘回路的監(jiān)視問題

大家知道，紅綠信號等除反映斷路器的實際位置以外，還擔(dān)負著監(jiān)視跳合閘回路是否正常的任務(wù)，雖然變電所內(nèi)可以通過紅綠燈來實現(xiàn)跳合閘回路的監(jiān)視，但卻無法從遠方進行監(jiān)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的兩副常閉觸點同時閉合，就說明跳閘回路有問題，需要到現(xiàn)場檢修。

5信號的遙信問題

常規(guī)變電所要進行無人值班改造，則原理通過中央信號及光子牌反應(yīng)的各類預(yù)告信號就必須要具備遙信功能。同時，繼電器動作以后，必須能夠在監(jiān)控中心進行遙控復(fù)歸。因此，信號繼電器的遙信問題以及信號繼電器的復(fù)歸問題也就成為突出的關(guān)鍵問題，在改造中應(yīng)當(dāng)加以重視。

5.1遙信的實現(xiàn)

變電所原中央信號解除以后，為正確反映所內(nèi)所有異常及事故信號，就必須將上述信號通過繼電器觸點提供給遠動遙信裝置以實現(xiàn)遙信功能。按照無人值班的要求在反映具體保護動作事件的同時，變電所任何一套保護裝置動作及異常都要啟動變電所的遙信事故總信號，以提醒監(jiān)控人員及時處理。針對這一要求，將信號繼電器全部更換為帶有電動復(fù)歸線圈及多組動合觸點的靜態(tài)集成繼電器。每只信號繼電器單獨提供一對空觸點以反映具體保護動作事件，另外每只繼電器都提供一對空觸點并將這些空觸點并聯(lián)在一起以反映事故總信號。斷路器的實際運行位置采用開關(guān)的輔助觸點來反映。

5.2信號繼電器的復(fù)歸

信號繼電器更換為靜態(tài)繼電器以后，其內(nèi)部帶有電動復(fù)歸線圈。這樣既可以通過信號繼電器上的復(fù)歸按鈕就地復(fù)歸，又可以通過將所有信號繼電器的電壓復(fù)歸線圈并聯(lián)后與監(jiān)控屏遙控執(zhí)行屏上信號復(fù)歸繼電器的常開觸點串聯(lián)起來，實現(xiàn)全站信號的遙控總復(fù)歸。使得無人值班變電所的信號復(fù)歸問題得以解決。

6環(huán)境控制問題

對于無人值班變電所，身處遠方的調(diào)度人員總希望能看一看變電所現(xiàn)場會有什么動靜，例如起火、防盜、漏氣等，這些"四遙"功能就不能幫助我們解決。而現(xiàn)代的圖像處理技術(shù)、數(shù)字信號遠傳技術(shù)已使現(xiàn)場"遙視"成為可能。遙視是指通過變電所現(xiàn)場的諸攝像機將現(xiàn)場的景象視頻信號匯集到多媒體計算機中，將視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過壓縮處理，即可將一幀一幀的圖像經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)卡通過各類通道(普通電話線、微波、擴頻、光纜等)送往任意遠的調(diào)度中心，經(jīng)過解調(diào)、解壓即可重現(xiàn)變電所現(xiàn)場景象。遙視不僅能在調(diào)度中心觀看到現(xiàn)場的實景，而且還應(yīng)具備警戒甚至必要時能啟動安全設(shè)施的功能，如啟動消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、以音響警告非法闖入者等。現(xiàn)在，圖像信息數(shù)字化是圖像信息智能化就變得較為容易，例如我們可以讓遙視系統(tǒng)中的任一個或任幾個攝像機在某個時段設(shè)定為監(jiān)視方式，即監(jiān)視有人活動的場景。而在另一段(例如值守人員下班，現(xiàn)場無人)設(shè)定為警戒方式。此時設(shè)在現(xiàn)場的監(jiān)控微機就進入警戒程序。即不斷比較每一個攝像機攝取的相鄰兩幀圖像是否有變化，若無變化就表示現(xiàn)場無事，若某一時刻突然發(fā)生變化，這就意味著現(xiàn)場闖入了不速之客，或是冒煙、冒氣或是起火了。此時計算機立即存盤(錄象)，并向調(diào)度中心報警，傳送現(xiàn)場圖像。調(diào)度中心也同時進行錄象，并標定時間。

7結(jié)束語

通過實踐，變電所實現(xiàn)無人值班，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(diào)整迅速，從而改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，穩(wěn)定電網(wǎng)運行，提高無功管理水平；②預(yù)防事故，加快事故處理：由于預(yù)告信號、事故信號、各種越限信號提供調(diào)度員分析，可以及時采取措施預(yù)防事故發(fā)生，事故掉閘后，調(diào)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，縮短事故處理時間；③大量節(jié)省人員，提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率；④遙控由調(diào)度員直接執(zhí)行，無中間環(huán)節(jié)，不易發(fā)生誤操作。