基于集合论的变电站保护及综自改造优化方案讨论

张耀天

摘要：由于一些老站在电网中地位重要，而其老、旧保护装置对电网安全运行带来很大安全隐患，因而要求在不停电的情况下进行全站保护及综合自动化系统改造。文章基于集合论，探讨了一座110 kV变电站的优化改造方案。

关键词：保护；综合自动化；改造；方案

中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0118-02

1选题理由

随着国民经济的日益发展，城市化进程的加快，社会对电力的需求迅猛增长，很多老站虽容量小，保护设备陈旧，但由于处于重要负荷区，停电压力大，全站停电改造困难。同时在现场，施工单位因为无统一指导意见，各自为战，各家改造思路不同，从而会造成施工效率低，安全性要求难以得到保证。如何针对现场保护配置需要，进行改造顺序最优化设计，具有很大挑战。

文章充分考虑到老站改造中出现的诸多困难，如：老站保护回路复杂、保护类型繁多；不能全站停电进行改造；改造时无预留屏位；改造过程中，新旧保护同时运行；需铺设大量临时电缆等，在此基础上，以增加经济性、加强安全性、提高工作效率为目标，提出了一种“集合”新思路，探索出一种优化变电站综自改造顺序的新模式。

2基本思想

由于保护及综自系统改造时，变电站不能停止对外供电，所以从改造一开始就存在新、旧两个系统同时存在的情况，我们将改造前运行的保护及综自系统（旧系统）以及改造后即将形成的新系统分别看作两个集合。在改造过程中，两个集合的交集越小，即：它们的回路连接越少，需要带电搭接的地方越少，需要局部设备停电改造的时间越少，此方案就越好，我们在改造时的难度就越小。

其中，一个变电站的保护及综自系统所包含的屏及其改造思路如下：

总控屏：涉及每一部分改造的通信，故要在改造前将新屏安放好，如果有预留位置，就一次放到位，如果没有，则临时安放，最后搬迁。录波屏：涉及到每一个大开关改造的电压、电流、开关量的接入工作，故最好在改造前将新屏安放好，每改造一个开关就将新回路接入新屏，本开关的旧回路在旧屏上退出运行，直到全站改造完成后，将旧屏拆除。如果没有预留位置，则是在原屏上做好安全措施，拆除旧录波装置，安装新录波装置，将旧回路全部接入新录波装置，然后改造一路拆除一路的旧回路接入新回路，知道完成。PT并列及测控屏：涉及全站保护测量、计量的二次交流电压，改造过程中会出现新旧二次交流电压并存，故要在改造前将新屏安放好。备自投及分段操作屏：涉及110 kV线路及主变改造时进线电流、进线电压、母线电压、开关位置及跳闸回路的接入，故要在改造前将新屏安放好。母差屏：涉及到每一个110 kV开关改造时电流、电压、跳闸、闭锁放电（针对进线开关）、刀闸位置的接入的回路接入，应在开始改造之前安放新屏。电度表屏：涉及110 kV线路及主变改造时电流、电压、刀闸位置的接入，应在开始改造之前安放新屏。直流屏：涉及全站保护、测控及自动装置等的装置电源，新安放一面屏就要接入直流电源，如果不利旧，应在开始改造之前安放新屏。35 kV线路、10 kV线路保护不涉及其他开关，可以最早开始停电改造，也可以等110 kV及主变部分改造完成后再停电改造。

3几种方案对比分析

改造前主控室屏位图如图1所示。

其中，1G～8G是控制屏，9G～13 G是35 kV线路保护屏（1）至35 kV线路保护屏（5），14 G是继电器屏（包含三侧电压并列及重动、三侧分段操作），15 G是低周继电器屏（联切35 kV、10 kV线路），16 G是2#主变保护屏，17 G是1#主变保护屏，18 G是1#主变电度屏，19G~23G是通讯用屏，24 G是录波屏，25G是 110 kV官崃、宝崃线路保护屏，26G是110 kV临崃线路保护屏，27G是2#主变及110 KV、35 kV线路电度屏，28 G是电能采集屏。

方案一：1 G～8 G不动，由于35 kV线路保护已移至35 kV保护室，所以可将原35kV线路保护屏（9G~13G）移除，在原屏位分别安置新屏：分段测控屏、110 kV备自投屏、电压切换屏、2#主变保护屏、2#主变测控屏。按照设计方案，将在旧2#主变保护屏位（16 G）置新线路测控屏。这样将造成无屏位可用，只能采用“停一路，改一路”长时间停电的方式进行线路保护改造。同时因为原继电器屏（14 G）上有电压并列装置，若要将其移除，为了保证新旧设备正常运行，将需要大量的临时电缆。该方案跟本文其他方案相比，新旧两个系统的回路连接多，带电搭接的地方多，需要局部设备停电改造的时间长，即，两个集合的交集最大，所以不可取。

方案二：1 G～8 G不动，将原35 kV线路保护屏（9 G~13 G）移除，在原屏位上分别安置新屏：1#主变保护屏，1#主变测控屏，2#主变保护屏、2#主变测控屏，三侧PT重动、并列及测控屏。这样改造好处是有屏位可用，并且在不影响新、旧设备正常运行的前提下完成改造。但是由于将新110 k母差屏改至17 G，这样需要更多的临时电缆（至少三根），同时会出现带电接线的问题，安全性差。该方案跟跟本文其他方案相比，新旧两个系统的回路连接少，带电搭接的地方多，需要局部设备停电改造的时间长，即，两个集合的交集较小，但不是最优方案，所以不可取。

方案三：1 G～8 G不动，先将新总控屏临时安置，并和相关设备接上电缆；接着将原35 kV线路保护屏（9 G~13 G）移除，在原屏位9 G上安置新110 k母差屏，11 G上安置新电压切换屏；利用将PT端子箱的相关端子短接的方式，实现新、旧电压切换装置并列运行。在改造最后一步，将临时安置的新总控屏放至14 G。至此改造可以顺利完成。该方案跟跟本文其他方案相比，新旧两个系统的回路连接少，带电搭接的地方少，需要局部设备停电改造的时间短，即，两个集合的交集仍最小，是最优方案。

通过从临时电缆、人工费用、带电接线三方面对三种方案的分析，所选定的方案是安全性和经济性都最优越的方案，并在现场的改造过程中收到了满意的结果。

4结论

文章在全面考虑到老站改造过程中所遇到各种难题的基础上，以增加经济性、加强安全性、提高工作效率为目标，提出了一种基于“集合”论的变电站综自改造优化方案。能否依据“集合”思维，结合实际情况，对各个装置进行评级划分，并利用计算机等手段开发出一套实用性软件，实现改造顺序的最优化设计。这是该项目在今后的进一步研究目标。

参考文献：

[1] 廖万斌.变电站综合自动化改造的问题分析[J].广西电业,2011,(2).

[2] 任玉佩.变电站综合自动化改造中的几个问题[J].山西电力,2009,(2).