变电站综合自动化改造及安全管控分析

张 强

（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 211000）

0 引 言

变电站综合自动化改造以计算机技术和通信技术为依托，通过将二次设备的多种功能进行整合达到共享信息的目的，进而实现自动监控、测量、控制与协调的综合一体化。作为一个综合性的变电站自动化系统，其由多种现代设备组成，操作简单。该一体化自动化控制系统具有监测微机化、结构分层化、通信光缆化以及运行管理智能化等特点，可以实现无人值守，自动执行数据采集和监测任务，保证了变电站运行的安全性、可靠性以及经济性[1]。

1 变电站综合自动化改造原理分析

2006年，某500 kV变电站开始启用，现阶段共有3台500 kV变电站主接线为3/2断路器。220 kV主接线采用双段母线，8个出线、2个分段、2个母联间隔以及2个主变变中间隔。35 kV部分按照1个变压器单元接线，与无功补偿设备相连，不需要局部负荷。各主要变电所均配有1根35 kV母线，没有设置分段断路器。二次装置采用了分散布设的形式，主要分布在主控制室、1个主控楼、3个500 kV继电器室、1个220 kV继电器室以及1个35 kV主变电室。保护装置、监控后端、测控装置为当地某继电保护有限公司的主要产品，同时采用分布式故障定位设备和故障记录设备。

按照国家电网公司生产技术部门批复的500 kV变电站综合自动化改造项目，结合相关规范进行相应的改造。改造坚持精确、规范、合理的原则，从多个方面探讨改造方案的适应性与可实施性。此外，实时采集全站智能防护信息与故障信息，优化全站的运行维护方案，规范化保护信息的传输，促进安全、高品质生产[2]。

变电站的综合自动化改造主要是对保护屏、测控屏、直流系统、交流配电屏、同步相位测量系统、视频环境监测系统、二次配电屏以及通信室内的其他屏蔽柜进行改造，并更换现场部分接线箱、开关变换箱的部件和接线，在现场电缆沟中增设二次接地铜条[3]。引用双以太网、主机/操作员工作站、智能遥控设备双重配置的变电站微机监测系统，并对500 kV线路保护、500 kV断路器保护、500 kV母差保护屏进行改造。现场所有的故障录像机都被1台智能记录仪代替，同时加入1套新的影像与环境监控系统。

2 改造过程

2.1 改造前期的准备工作

在实施工程前，必须对现场的环境进行全面的调查，掌握现场的各种情况，采取相应的安全措施。认真审核施工图纸和现场的实际情况，保证与现场的设施相符。根据现场的实际状况，制订停机方案，并进行审批。在现场调研的基础上制定工程方案，并对整个工程进行全面的审批。按照停工进度和施工进度，负责设备、物料的准备，并按要求实施进场和开工。

2.2 第一期改造

第一期改造的重点是建筑工程和电力工程。建筑工程施工方面，主要有端子箱的开挖和制作、端子箱的安装、动力箱的更换以及新直流系统供电屏蔽室的改造。电力工程方面，包括安装备用面板，调试新的智能远程通道；安装新的监控后端系统，建立后端数据库；安装新的直流系统充电板馈线面板，并在电池和充电板之间敷设电缆等。

2.3 第二期改造

第二期改造的重点是500 kV线路间隔保护，主要包括以下3个方面。一是对相应间隔进行二次回路检查，排除安全隐患；二是更换线路保护屏、测控屏，对二次电缆、网络电缆进行敷设和接线；三是更换开关保护屏、断路器接线箱，对保护设备进行调试、验收，并对保护电路进行传送和验收。

2.4 第三期改造

在该电站中，由于#3号主变保护在2017年投产，目前还没有达到使用年限，因此本次检修暂未涉及。第三期的改造重点是替换#1、#2主变电所的保护屏、测控屏、故障记录仪，并对新的主变电所进行二次电缆的铺设和接线。检查主要变电所的二次回路、更新主要变电所的保护屏、测量与控制屏以及故障记录屏，铺设二次控制电缆、网络电缆及辅助电缆，调试、验收主变电站主保护屏、主保护二次回路，核实变电站数据库的修改。

2.5 第四期改造

第四期主要对500 kV母差及母线接口屏进行改造，包括500 kV 1M母差保护I屏、500 kV 1 M母差保护II屏、500 kV 2M母差保护I屏、500 kV 2M母差保护II屏以及500 kV 2M母差保护II屏。由于500 kV母差保护改造工程涉及的线路较多，因此特别制订了1套500 kV母差断开方案，并在专业工作人员的指导下严格执行。

2.6 第五期改造

第五期主要对220 kV线路间保护和220 kV母差进行改造。重新安装220 kV的线路保护及测量控制板，接入新的系统，更换线路开关柜的接线箱，并对二次电缆进行铺设和布线。安装不同的母线差动保护屏，并将旧的配电板连接到新一代集成自动化系统中。220 kV母线改造工程中涉及各个线路的切换回路、跳闸回路、故障回路等，改造工作十分繁杂。

2.7 第六期改造

第六期改造的重点是35 kV区的保护和改建。在35 kV继电器室内配备新的保护装置，并进行电缆敷设和接线。安装、调试35 kV中继室配电盘及定时延长板，以便为35 kV区的电力供应提供保障。对35 kV电容保护与控制面板、开关柜接线箱、一体化自助系统进行改造，并将原有的保护面板拆除。

3 改造安全风险及对策分析

3.1 安全风险分析

变电站的综合自动化改造是一个复杂的工程，涉及到诸多的安全因素[4]。首先，改造计划不合理。在工程建设中，由于缺少相关联系，工程后期的建设部署往往处于被动状态，从而增大了工程项目的安全管理难度。具体而言，该方案未对诸如电缆之类的临时性情况给予足够的重视，从而使方案脱离实际。其次，设计图纸的问题。如果图纸设计不理想或没有正确的说明，这些都会危及到改建的安全性。再次，对防护屏进行改装有一定的危险性。变电站的综合自动化改造中存在着临时跳闸等问题，这些都会给变电站整体自动化改造带来一定的安全隐患。最后，停电导致的安全隐患。变电站的综合自动化改造涉及到较多二次线的断线，单靠操作人员的经验很难应付大规模二次断线所造成的危害。

3.2 安全管控方案

在变电站自动化改造过程中，存在着诸多影响因素，需要通过各种手段来优化变电站自动化改造过程中的安全管制工作。

通过前期的准备夯实综合自动化改造的施工基础，着重于设计图纸的深层次管理。在审查施工图纸时，应对比分析新老设备的不同之处，并针对实际情况进行改善，使其更精确地反映设备的布线位置。此外，结合工程的具体情况对工程的关键环节、风险进行细致分析，对比较复杂的工程项目要制定专门的设计方案[5]。为了避免直流输电线路发生直流故障，应参照直流输电线路预防事故的技术规程开展工作。新设备接入时要提前进行试运行，并按新的接入方案进行绝缘测试。针对电网跳闸回路等关键线路，要针对现场主要设备的工作状况采取相应的预防措施，避免误动。

更换监控系统时，要考虑新老系统转换对变电站的影响，并提出相应的防范措施。为了避免新老数据不相容而导致数据丢失，需要对后台数据库进行备份和升级。此外，对保护回路传动进行改造。每隔一段时间内，其他断路器的“远端/原位”开关都要处于“原位”状态，而隔离刀闸的“远端/原位”开关则处于“关闭”状态，以保证不会因监控背景数据库的错误配置或二次连接错误引起装置启动。改造前的变电站监控系统线路如图1所示，改造后的变电站监控系统线路如图2所示。

图1 改造前的变电站监控系统线路

图2 改造后的变电站监控系统线路

4 结 论

综上所述，要做好变电所的自动化改造，需要严格审查设计图纸、改造施工计划等环节，并对其进行有效的风险辨识与控制。在工程施工中，需要对变电所的综合自动化改造过程进行动态分析，并及时解决存在的问题。在验收阶段需要细致测试和分析，以保证二次线路的正确性，最终达到安全、可靠的目的。