安哥拉Benguela Sul 220 kV变电站综合自动化系统设计

韦世达

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概述

安哥拉Benguela Sul 220 kV 变电站包括220、60、30 kV 3 个电压等级，220 kV 母线采用双母线接线，设置3 回220 kV 出线及2 台220 kV/60 kV 变压器；60 kV 母线采用双母线接线，设6 回60 kV 出线及1 台60 kV/30 kV 变压器；30 kV 母线采用单母线接线，设5回30 kV出线及2台30 kV/0.4 kV变压器；站用电0.4 kV母线采用单母线接线方式。

2 计算机监控系统

2.1 系统构成

本站按照“无人值班”（少人值守）的原则进行设计，计算机监控系统由站控层和间隔层组成，采用全开放分层分布式网络结构。站控层包括全站性的监控主机、远动通信设备、GPS 对时装置、网络通信设备、智能通信接口设备等，是整个变电站的一、二次设备管理、控制、监视、测量的中心，各主机之间和监控主机与间隔层之间通过计算机局域网或现场总线实现信息交换。间隔层按照不同的电压等级和断路器间隔划分，主要设备包括保护装置、测控单元、直流及电量采集系统等，保护装置负责本间隔的线路或母线或变压器的保护、故障记录等，测控装置负责本间隔的测量、监视控制及事件顺序记录等。

计算机监控系统采用双环形光纤以太网计算机局域网连接方式，网络传输速率10 M/100 M。为满足变电站远期工程要求，站控层监控网络采用双网配置。间隔层的测控保护单元、直流系统、电量采集系统等通过100 Mbps 光纤交换式快速以太网或RS485总线与站控层设备通信。

2.2 系统功能

（1）采集和处理实时数据，包括断路器状态、隔刀状态、变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等开关状态量数据及电流、电压、功率值、频率、相位、变压器油温、变电站室温等模拟量数据。在线监视变电站电网运行参数、设备运行状态，对系统设备进行自诊断与自恢复、远方维护和远方诊断，并把诊断信息送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。

（2）完成控制操作、保护和同步检测，发现设备异常变化或装置内部故障时，立即自动报警并闭锁相应的出口，将事故限制在最小范围内。运行管理人员可通过后台屏幕对断路器、隔刀、变压器分接头等进行远方操作，实现同期检测和合闸。

（3）电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，形成事件顺序记录和事故追忆，包含保护动作序列记录、开关跳合记录等。实现在线计算、存储、统计、分析和远传变电站运行参数，保证供电质量。

（4）测控装置具有开关量、模拟量输入/输出、就地手动控制及站控层控制功能，具有同期检测、实现监测两段母线电压及PT 自动并列功能。具有双光纤以太网、RS232/RS422/RS485 等通信口与站控层系统通信，并能将所采集的信号在站控层显示，同时可进行远方控制。

2.3 系统硬件设备

计算机监控系统站控层设备按变电站远期工程规模配置，间隔层设备按近期工程规模配置，并考虑方便扩充。

（1）站控层设备。①主机兼操作员工作站2套，工程师站1 套。采用服务器级配置的工业控制计算机，主机工作站主要硬件配置:CPU 主频≥Intel Xeon 1.8 GHz（四核），内存4GB，SAS硬盘2×300GB，23英寸液晶显示器；②网络设备。采用工业级产品的网络交换机及串口通信机；③GPS 对时装置。配置1套GPS对时时钟系统，准确度优于0.2微秒。

（2）间隔层设备。包括220 kV 线路保护测控装置（REL670+REC670）1 套，220 kV 主变压器保护测控装置（RET670+REC670）1 套，220 kV 母线保护装置（REB670）1套，220 kV母线及PT测控装置1套（REC670），60 kV 变压器保护测控装置（RET670+REC670）1 套，60 kV 母联断路器保护测控装置（REC670）1套，60 kV线路保护测控装置（RED670+REC670）1 套，60 kV 母 线 及PT 保 护 测 控 装 置（REB670）1套，公用测控装置（REC670）1套。

（3）电能计量装置。配置8只0.2 s级电子式多功能电能表采集1 回220 kV 线路（使用主、副表方式，共2 只）、3 回60 kV 线路、1 台220 kV 变压器、1台60 kV 变压器、1 回母联的双向有功电度、双向无功电度。

2.4 系统软件

变电站监控软件系统包括系统软件、支撑软件、应用软件和工具软件。

（1）系统软件:采用成熟的、开放的多任务操作系统及符合工业标准的实时操作系统。

（2）支撑软件:包括数据库软件、系统组态软件、人机联系软件、通信软件。

（3）应用软件:满足模块化结构，具有出错检测能力，当某个应用软件出错时，不影响其它软件的正常运行，应用程序和数据在结构上互相独立。

（4）工具软件:包括图形开发工具软件、数据库开发调试工具软件、报表生成转换工具软件、控制闭锁和操作指导支持软件、防病毒软件、远方诊断工具软件等。

3 继电保护

（1）220 kV 线路保护。配置2 面线路保护柜，组成双重化主保护和双重化后备保护。主保护配置1套光纤分相电流差动保护和1套光纤分相距离保护，后备保护配置三段相间距离和接地距离保护、两段的零序方向电流保护。设置双母线电压切换装置、自动重合闸装置、三相不一致保护及断路器失灵保护起动回路装置、双跳闸线圈断路器分相操作箱。主保护信号能通过专用光纤通信通道传输，也可通过电力载波通信通道进行传输。

（2）220 kV母线保护及失灵保护。配置2套完整、独立的带比率制动特性的电流差动型母线保护，具有母差保护、母联死区保护、母联过流保护、断路器失灵保护、母线充电保护、母联非全相保护等功能。

（3）220 kV 变压器保护。配置3 面主变保护柜，两套主、后备保护均采用微机型保护，组成双重化主保护和双重化后备保护，每套均配置变压器差动保护、高、低压侧复合电压闭锁过电流保护和过负荷保护；配置瓦斯保护、压力释放阀保护、温度保护、冷却系统保护等非电量保护。两套主保护分别设置在两个独立的保护装置箱内，保护装置箱设置CT 断线的告警信号；设置反应单相和三相PT 的检测功能，PT 断线时，自动取消相关保护的方向及电压闭锁，发告警信号。

（4）60 kV 线路保护。配置1 套三段式相间距离和三段式接地距离保护，作为相间和相间接地故障的主保护和后备保护；1 套四段式零序方向电流保护，作为单相接地故障的主保护和后备保护，采用远后备方式；三相一次重合闸。

（5）60 kV母线保护。配置1套完整、独立的带比率制动特性的电流差动型母线保护，具有母差保护、母联死区保护、母联过流保护、母线充电保护、母联非全相保护等功能。

（6）60 kV 母联分断断路器保护。配置有充电保护，采用瞬时过流、延时过流和零序电流保护。

（7）60 kV变压器保护。配置变压器差动保护、高、低压侧复合电压闭锁过电流保护和过负荷保护；配置瓦斯保护、压力释放阀保护、温度保护、冷却系统保护等非电量保护。保护装置箱设置CT断线的告警信号；设置反应三相PT的检测功能，PT断线时，自动取消相关保护的方向及电压闭锁，发告警信号。

4 远动

变电站计算机监控系统与安哥拉国家电网调度SCADA 系统通信采用IEC60 870-5-104 通信规约，电网调度SCADA 系统作为主站，变电站监控系统作为从站，通过远动装置向调度中心发送远动信息和接收调度指令。配置2套互为备用的远动通信装置（RTU560），每套通信装置与一个环网连接。

5 通信

本站采用光纤通信+载波通信方式，Benguela Sul 220 kV变电站～Biopio开关站线路设有光纤路由和光传输设备，并设置数字电力线载波通信路由及设备，在与主网连接的220 kV线路上架设1回容量为16芯的架空线路光纤复合地线（OPGW），组成光纤传输网，向调度部门传输调度电话、远动、继电保护、电能计费等信息。

6 直流系统

直流系统是变电站中一个独立的电源系统，是保证变电站安全稳定运行的重要设备，在正常运行和事故情况下，它为变电站提供可靠的操作、控制、保护、事故照明等电源。本站设置1 套直流电源系统，额定电压为DC110V，直流系统采用单母线分段接线方式，配置2套充电装置，1套微机型集中监控器及绝缘监察装置，2组阀控式密封铅酸蓄电池组，单组容量为400 Ah，合闸母线、控制母线合并设置。直流系统除了为变电站内开关设备、继电保护及安全自动装置提供电源外，还提供DC-48V 通信用电源及综合自动化系统用的逆变AC220V电源。

7 结语

作为国外工程项目，Benguela Sul 220 kV 变电站综合自动化系统设计方案在国内变电站设计思路的基础上，部分融合了国外的送变电工程的设计理念，很好地满足了业主的要求，为变电站的长期安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和有力保证。