变电站综合自动化技术的应用

宋旭东

【摘 要】随着供电系统供电距离的增加，电网供电电压的升高，用户对供电系统可靠性、安全性和经济性的要求越来越高。推动电网综合自动化技术取得长足进步，本文就变电站综合自动化技术在煤化工变电站中的应用进行阐述。

【关键词】变电站；综合自动化；应用

1.变电站自动化发展历程

1.1传统变电站综合自动化

在传统的变电站自动系统中多数采用的是老式的电磁型或者小规模集成电路的二次设备、继电保护装置和自动装置，它们缺乏自检、自诊能力，并且设备本身的结构复杂，维护检修难度大，运行可靠性较低。系统自动化程度低，不能对远方设备实现监控、修改和保护定值的自动修改等工作。远动功能不足，不能够给生产调度中心提供足够、实时和准确的信息量，使得变电站内的自动控制不能满足电网实时监测和控制的要求。变电站二次设备连接需要大量的电缆，靠触点和模拟信号进行信息交换，可靠性、兼容性较低，已经不能满足当前大系统、大容量及高可靠性的新要求。

1.2综合自动化变电站

综合自动化变电站技术紧密，许多技术相互融合和配合，借助计算机技术和通信技术，实现了变电站的一次、二次设备和交直流电源技术的综合运用。在综合自动化系统中，不同可编程控制器构成了各个子系统，微机保护和监控子系统又以分布分散式结构经过网络和总线进行连接。微机保护和监控系统综合了故障录波、测距等技术。微机监控系统还改变了传统的测量手段，以CRT 显示代替了传统指针式显示，或者用数字仪表代替常规仪表，使得显示器更加小，方便美观。并且传统的键盘操作也被触屏式操作和语言提示所取代，实现了操作监视的可视化。

其优势表现在以下几个方面：（1）提高了变电站提供的电能质量，电压合格率也得到提高，保证了电网安全，节约了电能；（2）变电站运行、管理水平得到提高：计算机技术的应用，使得变电站内的监视、测量、记录和抄表等工作大大简化，提高了数据的真实性和准确性，大大减少了人力投入；利用快速的通信通道能够将检测数据快速传递给生产调度中心，实现对变电站运行状况的实时监测和控制，提高了整个变电站的管理水平；（3）提高变电站的可靠、安全性：综合变电站具有自诊和自检功能，在发现异常情况时快速发出警示，提醒工作人员进行检查和处理；（4）大幅降低了变电站的资金投入，节约了大量人力、物力：高度的资源共享和信息共享，使得设备功能加强、结构紧凑、规模小型化，与传统的变电站相比，综合自动化变电站占地面积大大减小，造价得到充分控制，降低了变电站的整体投资，缩短投资资金的回收效率。

1.3智能变电站

根据《智能变电站技术导则》的定义，智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等摹本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

2.综合自动化变电站的特征

综合自动化变电站技术具有功能综合化、分布分散式微机化、测量显示数字化和操作监视视频化的特点。

3.综合自动化变电站技术的应用

神宁煤制油项目从蒋家南330KV电网取2回供电电源，每回线路需提供电力182.434MW，煤制油厂内设330KV、110KV、35KV三个供电电压等级。330KV系统采用双母线三分段接线，共4回进、出线回路，包括2回进线、2回330/110KV变压器出线，变压器容量为4*240MVA。110KV系统采用双母线接线方式，共18回进、出线回路，包括2回进线、8回生产装置用变压器出线、2回发电机变压器组出线、2回起/备变压器出线、4回厂用电变压器出线。8台生产装置用变压器采用110/35KV，其中2台变压器的容量为90MVA，另6台变压器的容量为120MVA；4台120MVA变压器布置在330/110KV总降压站，2台90MVA变压器和2台120MVA变压器布置在110/35KV总降压站。整个项目共设置4个35KV配电系统，其中2个35KV配电系统布置在330/110KV总降压站内，分别给附近的煤气化装置、热电站、配煤中心煤贮运设施、界区内煤贮运设施、空分和煤气化循环水装置等35/10KV变电所供电。另2个35KV配电系统布置在110/35KV总降压站内，分别给附近的空分装置、酸性气体脱除装置、FT合成装置、产品加工装置、合成循环水装置等35/10KV变电所供电。四个35KV配电系统，均采用分段单母线接线。按照以上供电系统及对供电的近似苛刻的供电可靠性的要求，我们采用了以下自动控制方案：本项目使用信息通信技术为全厂信息化和控制提供统一可靠的平台。全厂信息管理及系统由信息通讯基础设施、制造执行系统（MES）和业务系统（ERP）三部分组成。本项目全厂信息管理及系统利用信息通信基础设施作为基础，以制造执行系统（MES）和业务系统（ERP）作为支持，实现了数据的自动化采集，确保信息控制系统的反应和扩展能力满足实时商业的动态需求。煤制油项目拟采用全厂综合控制和安全系统（ICSS）完成界区内各生产装置正常操作、开车、停车以及自动控制、保护、优化、监视、调度、贸易交接和数据存档。界区内设置有中央控制楼（MCB）、卫星控制楼（SCB）、操作员楼（OSB）及远程仪表楼（RIB），根据各生产装置的不同操作需求，控制室操作人员和现场操作人员利用仪表和控制系统对工艺生产装置进行监视和操控，工程师将通过各建筑物内的工程师站完成对仪表和控制系统的维护、升级和完善工作。冗余光纤将位于中央控制楼（MCB）、卫星控制楼（SCB）、操作员楼（OSB）及远程仪表楼（RIB）的所有的过程控制系统和安全系统通过公共工厂控制网络（PCN）集成在一起，构成全厂综合控制和安全系统（ICSS）。ICSS同时支持通过信息管理网络（IM）与业务系统（ERP）进行信息交换。煤制油项目控制和监视用的仪表信号拟基于基金会现场总线（FF）技术。无法采用FF的监视和控制用仪表和分析仪拟采用PROFIBUS数字信号网络或带HART协议的4-20MA信号。ICSS通过运用现场总线技术、基于TCP/IP的以太网技术和其它的专用网络技术实现了与MES和ERP的通信和交换，实现现场生产的运行状态、组态设计和计划执行等信息的采集和分配。目前各系统初步设计方案论证已经结束，初步设计已经完成，详细设计正在实施，项目预计于2016年建成，2017年正式投入生产，届时，包括整个供电系统的综合自动化优势必将得到充分发挥。

4.变电站综合自动化发展方向

随着综合自动化技术的发展，“无人值班”变电站、智能变电站已经成为变电站的新发展方向，在变电站实施过程中，国内普遍采用站内监控，以远动数据采集和控制为基础，电网调度控制和保护相独立的形式，这更加符合国内国情。而站内监控、保护和控制相结合的变电站自动化形式难以提供清楚的事故分析和处理界面，所以暂时没有被运行部门所接受，但是随着技术发展，该形式的自动化变电站具有强大的优越性。 [科]

【参考文献】

[1]刘连永.试论变电站电气自动化的系统设计[J].科技传播，2011，3.

[2]神宁400万吨煤炭间接液化总体设计.中国寰球工程公司，2012，9.