◎鄧斯恬 范宇

傳統(tǒng)箱式變電站接入配網(wǎng)自動化系統(tǒng)改造的初步實現(xiàn)

◎鄧斯恬 范宇

明確了配網(wǎng)自動化和傳統(tǒng)箱變特點及技術(shù)現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)箱變特點，通過對箱變一次設(shè)備和二次設(shè)備的改造初步實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視箱變運行參數(shù)及開關(guān)的遠(yuǎn)程控制，最后對改造后的箱變具備的功能進(jìn)行簡析和展望。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展及居民生活質(zhì)量的日益增長，電力客戶對供電質(zhì)量及供電可靠性要求不斷提高，迫切需要電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級來匹配當(dāng)前的供電需求。配網(wǎng)自動化利用現(xiàn)代電子、計算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形等進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。而對箱變的遠(yuǎn)程實時的監(jiān)視控制將大大提高供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及供電能力，降低勞動成本，提升服務(wù)質(zhì)量，為配網(wǎng)自動化建設(shè)打下堅實基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)箱變結(jié)構(gòu)

箱式變電站已經(jīng)成為我國配網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的主流產(chǎn)品之一，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上主要分為美式箱變和歐式箱變，目前我國以歐式箱變?yōu)橹鳌Ｏ渥円话惴譃楦邏菏?、變壓器室、低壓室三個部分，分別由高低壓開關(guān)設(shè)備、變壓器、電能計量裝置、無功補(bǔ)償裝置以及其他輔助設(shè)備組成，具有體積小、占地少；投資小、效益高；成套性強(qiáng)、安裝便捷等特點。

傳統(tǒng)箱變作為直接面向電力客戶的終端配電成套裝置，除滿足基本的供電需求功能外，不能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控，更無法滿足配網(wǎng)自動化的需要。為實現(xiàn)箱變監(jiān)測、控制和通訊，有必要對傳統(tǒng)箱變進(jìn)行改造。

此次改造的箱變?yōu)橛蓪幐窭孰姎鈴S家生產(chǎn)的小型一體化箱變，其主接線圖如圖1所示，高壓側(cè)使用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器，負(fù)荷開關(guān)型號為，分勵A(yù)C220V，手動操作，配輔助開關(guān)2開2閉，熔斷器型號為，共3只。變壓器選用全密閉油浸變壓器，容量為100kVA。低壓側(cè)配置總開關(guān)和三個出線開關(guān)，并裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。

由于此類箱變沒有數(shù)據(jù)采集模塊、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備等設(shè)備，不能對其遠(yuǎn)程監(jiān)控，無法滿足配網(wǎng)自動化要求，為實現(xiàn)對該箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控，有必要對其進(jìn)行改造。

箱變改造過程

1．遠(yuǎn)程監(jiān)視的實現(xiàn)

以該箱變已有的電流互感器（CT）為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對箱變低壓側(cè)的遠(yuǎn)程監(jiān)視，箱變中加裝信號線，在原有測量裝置的二次側(cè)加裝一組數(shù)據(jù)采集裝置和光電信號轉(zhuǎn)換裝置，采集數(shù)據(jù)可通過光纖傳輸?shù)胶笈_，配微機(jī)顯示裝置，實現(xiàn)低壓側(cè)電流、電壓的監(jiān)視。該箱變?nèi)萘繛?00kVA，低壓側(cè)CT型號為級，最高工作電壓為660V，CT二次輸出容量為Sm=5VA，滿載負(fù)荷誤差不超過0.5%，可計算出遠(yuǎn)程測量電流和電壓。假設(shè)低壓側(cè)實際電流為I，遠(yuǎn)程測量所測得電流為Im，計算出的電壓為Um，則有：

公式（1）表征了CT二次側(cè)電流與實際電流的關(guān)系，通過公式（2）可得出遠(yuǎn)程監(jiān)視的二次側(cè)電壓。通過數(shù)據(jù)采集裝置采集箱變里的各種狀態(tài)量（如開關(guān)、刀閘位置）和模擬量（如電壓、電流等），對箱變的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

2． 遠(yuǎn)程控制的實現(xiàn)

為實現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)程控制，需要在箱變中加通信線以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并且需要數(shù)據(jù)采集、匯集和轉(zhuǎn)發(fā)功能，如圖2所示，綠色通信線實現(xiàn)箱變中信息傳輸，如電流互感器二次監(jiān)控信號，開關(guān)位置信號，停送電信號等，并應(yīng)考慮通信網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建設(shè)、擴(kuò)容和改造，以便于實現(xiàn)對配電通信系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。

高壓斷路器K1具備切除故障電流的功能，額定電壓為12kV，額定電流100A，分勵A(yù)C220V，電動操作，可就地和遠(yuǎn)方操控，遠(yuǎn)方和就地均配操作按鈕及其對應(yīng)的開關(guān)位置指示裝置，高壓側(cè)接地刀閘為D1。低壓總斷路器K2額定電壓0.66kV，額定電流200A，電動操作，遠(yuǎn)方和就地操控，設(shè)置對應(yīng)的控制按鈕并設(shè)位置顯示裝置。開關(guān)K 1和K2的動作配合邏輯如圖3和圖4所示，高壓側(cè)接地刀閘D1不需要遠(yuǎn)程操作，但需要監(jiān)測刀閘位置信息，遠(yuǎn)方停送電前都需先檢查接地刀閘的位置。遠(yuǎn)程控制進(jìn)行停電時，操作人先斷開K 2，再確認(rèn)K 2位置指示燈指示斷開，無異常報警，然后斷開K1并確認(rèn)指示燈位置斷開，不合接地刀閘D1。若有檢修工作，必須合接地刀閘D1，可由人工就地操作接地，待工作結(jié)束后可就地完成送電，若需遠(yuǎn)程控制送電，工作人待工作結(jié)束后，需先斷開接地刀閘，再按圖4的流程進(jìn)行遠(yuǎn)程送電。箱變處應(yīng)配置專用后備電源，確保在主電源失電情況下后備電源能夠維持配電終端運行一定時間以及進(jìn)行開關(guān)分合閘。

運行方式分析

通過對箱變改造，初步實現(xiàn)了箱變低壓側(cè)輸出電流、電壓的遠(yuǎn)程監(jiān)視，遠(yuǎn)程分合高、低壓斷路器?？傮w來看，箱變改造應(yīng)以對實施區(qū)域供電可靠性、一次網(wǎng)架、配電設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的全面評估為基礎(chǔ)，設(shè)定合理目標(biāo)，制定明確方案，因地制宜、分階段實施。后期建設(shè)中可以微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)代替電流表、電壓表、按鈕、信號燈等裝置，并可以不斷拓展監(jiān)控功能，比如溫濕度監(jiān)控、無功補(bǔ)償?shù)?，這些功能的實現(xiàn)，需要配備相應(yīng)的遠(yuǎn)程平臺提供支持，可以考慮將某一線路或者區(qū)域的全部箱變集中管控，針對要實現(xiàn)的功能不斷進(jìn)行完善。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鄉(xiāng)配網(wǎng)自動化和“無人值守”已得到普及推廣，配網(wǎng)自動化所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益也越來越為人們所認(rèn)知，采用計算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、微電子等技術(shù)對高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測量、調(diào)節(jié)、通訊、控制，實現(xiàn)箱變的遠(yuǎn)程監(jiān)控必然是未來發(fā)展趨勢。

（作者單位：1.成都市樹德中學(xué)；2.國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心）