电气综合自动化系统在大型化工厂中的应用

王 丹(广东寰球广业工程有限公司, 广东 广州 510655)

电气综合自动化系统在大型化工厂中的应用

王 丹
(广东寰球广业工程有限公司, 广东 广州 510655)

分析了结合某塑料工程项目中全厂电气综合自动化系统的功能结构,提出了电气综合自动化系统在大型化工厂中的解决方案。系统实现了对全厂电气设备运行工况的自动监视、保护、计量、控制和数据采集,提高了供电系统的自动化水平,确保了供电系统安全、可靠的运行。

电气综合自动化系统; 大型化工厂; 保护测控装置; 继电保护

0 引 言

电气综合自动化是将变电所二次回路设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等)利用计算机及网络技术、通信技术、现场总线技术等,实现对变电所及全厂电气设备运行工况的自动监视、保护、计量、控制和数据采集的系统。在大型化工厂的供配电系统设计中,为了提高供电系统的自动化水平,确保供电系统安全、可靠的运行,在高低压变配电所设置了电气综合自动化系统。

本文结合某塑料工程项目中全厂电气综合自动化系统的设计,提出电气综合自动化系统的解决方案。

1 项目概况

该项目设置一座110/35 kV总降压变电所——蒙大总变。蒙大总变110 kV主接线为单母线分段接线,两段110 kV进线引自地区电站——苏贝变,110 kV母线母联设BZT自投,正常时两段母线分列运行,每段母线各接1台110/35 kV 90 MVA变压器,35 kV为单母线分段接线,设母差保护,正常时两段母线并列运行。35 kV备用电源引自察汗淖变电所,接至蒙大总变35 kV Ⅰ段母线。热电站30 MW发电机组的25 MVA 35/10.5 kV起备变压器引自蒙大总变35 kV系统Ⅱ段母线,热电站以35 kV并网至蒙大总变35 kV Ⅰ、Ⅱ段母线。

工艺生产装置及公用工程具有一、二级负荷的10 kV生产装置变(配)电所,均由蒙大总变35 kV不同母线段供电。在生产装置变(配)电所内设置35/10.5 kV变压器,生产装置变(配)电所的10 kV侧采用单母线分段运行,母联设快切装置。每回线路均能承担100%负荷。

工艺生产装置及公用工程具有一、二级负荷的10/0.4 kV变(配)电所,其低压侧采用单母线分段接线方式。每台10/0.4 kV变压器容量均为两段母线负荷之和,正常运行时,每台变压器的负荷率不应大于50%负荷。

该工程有35 kV装置变电所6座,装置配电所1座、10 kV车间变电所6座、车间配电所1座。

2 系统结构

全厂只有110 kV总变电站有人值班,其余变电所均无人值班。在110 kV总变电站设置一套全厂集控站综合自动化系统,作为全厂电气系统调度及监控平台,负责全厂的电气调度及监控。在装置区域35 kV变配电所和10 kV变配电所就地分别设置独立的电气综合自动化系统,作为全厂集控站综合自动化系统的子站。全厂每个子站自成一个完整的监控系统,能独立运行并满足各自范围内电气设备的监控需求。该系统结构采用分层分布式,整个系统分成站控层、通信管理层和间隔层。在站控层、通信管理层及网络失效的情况下,间隔层仍能独立完成监测和断路器控制功能。

2.1 站控层

站控层设备负责整个系统(或子站监控系统)的监控中心,该工程站控层设备安装在110 kV总变电站的电气中心控制室和各35 kV变配电所、10 kV变配电所的控制室。全厂集控站综合自动化系统由主备前置机服务器、主备历史数据服务器、主备操作员站、工程师站、报表工作站、Web服务器、操作票/五防工作站、工业以太网交换机、GPS/北斗双对时装置、针式报表打印机、网络激光打印机、不间断电源等组成;变配电所综合自动化系统是进行功能合并后的集控系统,由操作员站、工业以太网交换机及其他网络通信设备组成;区域变配电所综合自动化系统站控层设备按主备设置,同时增设前置机服务器和网络打印机。

2.1 站控层

通信管理层设备具有数据处理和通信功能,用以实现间隔层设备和站控层设备之间信息的传输,主要负责对间隔层设备的规约转换、信息采集、处理和转发,同时下发后台系统的下行控制命令。通信管理层设备组屏分别安装在110 kV、35 kV、10 kV变电所控制室内。0.4 kV变电所低压系统不设置操作员工作站,只需配置通信管理机组屏安装,通过网络与上游35 kV、10 kV变电所综合自动化系统进行通信。

2.3 间隔层

间隔层设备负责各间隔就地监控,包括高、中、低压系统的微机保护装置及各种智能设备,主要由110 kV微机保护测控装置、35 kV、10 kV及380 V进线母联断路器测控装置、直流装置、不间断电源、同期装置、故障录波器及网络接口设备等组成。

3 网络结构

站控层网络采用双网冗余的以太网通信网络,负责站控层各个工作站之间和来自间隔层的全部数据的传输和各种访问请求。间隔层网络采用RS-485串行现场总线网通信方式。在同一配电室内的设备间通信介质采用屏蔽双绞线,安装在不同建筑物设备之间的通信介质采用光纤。

总变电站110 kV系统保护、测控、计量等设备采用集中组屏,35 kV保护直接安装在开关柜内。热电站的发电机保护、主变压器保护、起备变保护、同期装置、故障录播、公用测控模块、快切装置等需单独组屏,其他变电所10 kV保护直接安装在开关柜内。各微机保护装置及职能设备采用现场总线方式与本站通信管理机RS-485接口相连。通信管理机能与各微机保护装置及智能设备通信,并将所采集的信号传送至本变电所后台和总变电所集控系统。

综合自动化系统的各装置通信管理单元可分别与相应分散控制系统(Distributed Control System,DCS)进行通信,实现综合自动化系统的相关数据对DCS的传送。综合自动化系统只对与配电相关的设备进行监测和控制,与工艺相关的高、低压电机出线回路由DCS直接控制。

热电站的电气监控由热电站的综合自动化系统完成,该系统与全厂集控站综合自动化系统进行通信,能对其系统进行监视并上传数据。

全厂电气综合自动化系统网络拓扑结构图如图1所示。

4 继电保护

110 kV总变电站内系统保护装置和测控装置独立配置,35 kV以上系统采用GIS组合电器。110 kV、10 kV、35 kV保护测控装置主要功能配置如表1～表3所示。

图1 全厂电气综合自动化系统网络拓扑结构图

电气设备保护测控装置主要功能110kV母联快切、联切、联投、事件记录、切换录波等110kV进线保护电流速断、过电流、PT断线闭锁低电压等110kV母线差动保护分相差动、过电流、断路器失灵、死区保护等110kV母线电压互感器单相接地监视、PT切换等110/35kV变压器主保护纵联差动保护110/35kV变压器组开关量模块变压器瓦斯、温度、油位、绕组温度等110/35kV变压器后备保护电流速断、过电流、单相接地保护等

表2 10 kV保护测控装置主要功能配置

表3 35 kV保护测控装置主要功能配置

5 结 语

大型化工厂项目对供电系统安全性、可靠性的要求非常高,电压等级较多,电气综合自动化系统是厂区大面积、多变电所项目的必然选择。在工程范围内设置功能齐全、结构紧凑、操作简便的电气综合自动化系统,为变电所的小型化、智能化、扩大监控范围及变电所安全、可靠、经济的运行提供了保证,从而降低供配电系统的运行维护成本,提高工程的供电质量。

[1] 刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京:中国电力出版社,2005.

[3] 史振宇.发电厂电气综合自动化管理系统的研究[D].保定:华北电力大学,2005.

Application of Electrical Integrated Automation System in Large-scale Chemical Plant

WANG Dan

[HQC(Guangdong) Company, Guangzhou 510655, China]

Combining with a plastic factory project,this paper analyzed the functional structure of the electrical integrated automation system,and the solutions of electrical integrated automation system used in a large chemical plant are proposed.This system achieves the automatic monitoring,protection,measurement,control and data acquisition of the whole plant electrical equipment operating conditions.It can increase the automation level of the power supply system and ensure the safe and reliable operation of power supply system.

electrical integrated antomation system; large-scale chemical plant; protection and control device; relay protection

王 丹(1984—),女,工程师,从事化工电气设计工作。

TU 855

B

1674-8417(2015)05-0045-05

2015-01-06