邱秀金 楊勇軍 姜宏偉 單宏偉

（中國工程物理研究院，四川 綿陽 621907）

某單位有一座110kV變電站，有2條來自于不同220kV變電站的110kV架空電源線和1條110kV保安電源線，站內(nèi)有2臺主變，系統(tǒng)圖如圖1所示。為滿足供電轄區(qū)內(nèi)日益增多的電氣設(shè)備對電能的需求，于2014年實施#1主變擴(kuò)容改造工程。

電建公司完成原有主變拆除、阿爾斯通主變安裝，并按照GB 50150—2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》的要求，完成主變過負(fù)荷、復(fù)壓閉鎖過流、復(fù)壓閉鎖低電壓、差動過流、差動速斷、諧波、非電量及 10kV電力電纜等試驗。試驗結(jié)果及調(diào)度中心組織的驗收，表明#1主變擴(kuò)容工程具備送電條件。

根據(jù)電氣調(diào)度命令，進(jìn)行#1主變試送電。變電站值班人員無法合上#1主變的高壓側(cè)斷路器161和低壓側(cè)斷路器831，遂查找原因并尋求解決方案。

1 原因分析

鑒于監(jiān)控系統(tǒng)沒有給出明確的故障提示，采取分析和排除兩種方法，查找故障的本質(zhì)原因。最終，確認(rèn)為主變非電量保護(hù)動作，導(dǎo)致高、低壓兩側(cè)斷路器無法正常合閘[1]。

1.1 有載調(diào)壓重瓦斯試驗按鈕試驗后未復(fù)原

電建公司在完成#1主變二次接線后，按照規(guī)程進(jìn)行主變非電量保護(hù)試驗。試驗人員在主變端按下帶自鎖功能的有載調(diào)壓重瓦斯試驗按鈕，驗證有載調(diào)壓重瓦斯保護(hù)正常后，沒有將試驗按鈕復(fù)歸，故無法合上主變的高、低壓斷路器。

1.2 沒有將主變非電量信號接入后臺監(jiān)控系統(tǒng)

在#1主變擴(kuò)容改造之前進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)（supervisory control and data acquisition,SCADA）升級改造，因為通信規(guī)約不匹配[2]，沒有將主變的非電量保護(hù)信號引入 SCADA系統(tǒng)，所以有載調(diào)壓重瓦斯信號人為接通后，變壓器本體保護(hù)裝置內(nèi)調(diào)壓重瓦斯跳閘及信號回路接通，無法合上主變高、低壓側(cè)斷路器，SCADA系統(tǒng)沒有顯示有載調(diào)壓重瓦斯遙信接通，也沒有給出告警信號提示現(xiàn)場人員檢查有載調(diào)壓瓦斯繼電器。

圖1 110kV變電站系統(tǒng)圖

2 非電量信號系統(tǒng)改造設(shè)計與集成

分析該站主變非電量信號原來接入情況，發(fā)現(xiàn)引自主變的非電量信號均接入變壓器本體保護(hù)裝置，非電量信號由本體保護(hù)裝置通過西門子S7-200可編程控制器后，由RS-485總線傳送至SCADA系統(tǒng)。鑒于通信協(xié)議原因，在本站進(jìn)行綜合自動化系統(tǒng)改造時，未能將非電量信號接入SCADA系統(tǒng)。

我們決定實施主變非電量保護(hù)信號系統(tǒng)改造，以便將 SCADA系統(tǒng)能實時顯示非電量信號，并在非電量保護(hù)動作時準(zhǔn)確發(fā)出告警信號[3-4]。

2.1 加裝測控裝置

經(jīng)過充分論證，在變電站后臺系統(tǒng)改造增加的輔助通信柜內(nèi)增加一臺PSR 661U綜合測控裝置。在保證站內(nèi)施工人員人身安全和站內(nèi)設(shè)備運行安全的前提下，自輔助通信柜分別敷設(shè)兩根 KVV2237×1.5電纜至兩臺主變保護(hù)控制柜。按照綜合布線規(guī)范的要求掛好電纜標(biāo)識牌和導(dǎo)線標(biāo)號后，將兩臺主變的本體重瓦斯、調(diào)壓重瓦斯、本體輕瓦斯和調(diào)壓輕瓦斯等非電量信號接入綜合測控裝置的遙信接線端子[5-6]，主變非電量信號系統(tǒng)接入裝置的原理圖如圖2所示。

鑒于此次進(jìn)行非電量信號系統(tǒng)集成的場站帶有一定數(shù)量的一級負(fù)荷，因而要求信號系統(tǒng)的集成施工不能影響整個場站的安全運行，且要求所集成的信號系統(tǒng)必須滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性等4個電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原則。為此，施工前，必須認(rèn)真分析原有屏柜的控制原理圖、接線圖和端子排圖，厘清重瓦斯、輕瓦斯、壓力釋放、油溫高、油位低和風(fēng)冷消失等非電量信號接入信號系統(tǒng)的原理，以及保護(hù)屏柜端子排上引自變壓器傳感器的各信號線的具體端子排號。掌握詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，制定切實可行的施工方案。施工期間，必須按照擬定的施工方案，按照規(guī)范敷設(shè)主變保護(hù)屏柜至新增的安裝有測控裝置的測控屏柜的KVV2237×1.5控制電纜，校線后立即按照規(guī)范穿好控制導(dǎo)線的線號。完成上述工作之后，按照《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》GB 50311的要求，實施控制電纜接線，并確認(rèn)所有接入的導(dǎo)線正確無誤。

圖2 主變非電量信號接入原理圖

2.2 組網(wǎng)

完成變壓器本體保護(hù)裝置與綜合測控裝置兩端的二次接線，僅能實現(xiàn)變壓器本體保護(hù)裝置將非電量保護(hù)信號傳送至綜合測控裝置。為此，關(guān)鍵還需要實現(xiàn)綜合測控裝置與原有 SCADA系統(tǒng)的通信。經(jīng)過分析，利用綜合測控裝置的RJ45通信口，用以太網(wǎng)線與交換機連接，實現(xiàn)了改造新增裝置與SCADA系統(tǒng)的組網(wǎng)，改造后變電站通信拓?fù)鋱D如圖3所示。

施工期間，為了確保 SCADA系統(tǒng)能可靠接收來自主變各非電量傳感器的信號，以保證場站主變的安全可靠運行，必須保證通過以太網(wǎng)接入SCADA系統(tǒng)的非電量信號信號衰減在系統(tǒng)允許范圍。為此，在信號回路增加一臺交換機。

2.3 SCADA系統(tǒng)組態(tài)

完成所有的硬件安裝、連接及設(shè)備組網(wǎng)后，需要二次開發(fā)變電站SCADA系統(tǒng)[7]。進(jìn)入SCADA系統(tǒng)公用測控遙信子系統(tǒng)，完成設(shè)備編號、設(shè)備類型、規(guī)約類型、設(shè)備名稱和通信地址等參數(shù)數(shù)據(jù)庫定義，然后將開入量與接入 SCADA系統(tǒng)的主變非電量信號進(jìn)行鏈接，組態(tài)后 SCADA系統(tǒng)主變非電量畫面如圖4所示。

2.4 調(diào)試

為了確保后臺能實時顯示非電量保護(hù)的狀態(tài)，并及時警告變電運行值班人員非電量保護(hù)信號遙信變化情況，必須驗證主變非電量保護(hù)信號線接入和后臺組網(wǎng)時數(shù)據(jù)鏈接的正確性。通過試驗和調(diào)試，確認(rèn)變電站 SCADA系統(tǒng)中各非電量信號與主變的非電量信號一一對應(yīng)，以及遙信和告警可靠[8]。

3 結(jié)論

變電站的作業(yè)關(guān)系重大，作業(yè)人員必須采取慎之又慎的工作態(tài)度，方能確保作業(yè)人員、供電設(shè)備和供電的安全[9-10]。實施 110kV變電站主變非電量信號引入SCADA系統(tǒng)改造，能在SCADA系統(tǒng)中實時顯示非電量狀態(tài)，并在本體和有載調(diào)壓瓦斯等信號發(fā)生變位時予以顯示、告警及保護(hù)，加強主變的保護(hù)，能有效減少運行維護(hù)人員查找和處理故障的時間，提升出現(xiàn)主變非電量故障后恢復(fù)供電的速度，在一定程度上提升變電站的運行安全性和可靠性。

圖3 110kV變電站通信拓?fù)鋱D

圖4 SCADA系統(tǒng)主變非電量畫面