220 kV变电站智能化改造方案分析

邓敬华，董正坤，丁少平

(石家庄供电公司，石家庄 050051)

智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。通过变电站智能化升级改造，可以实现变电站运维成本的降低，优化资源配置，提升运行指标。

1 概述

石家庄供电公司安托220 kV变电站自上而下分为站控层、间隔层、过程层。考虑现场实际情况，如果完全按智能化变电站标准对该变电站进行改造，必将对原有的通信网络，电缆线路、综合自动化设备进行颠覆性改造，存在资金投入大、改造周期长、停电范围广等诸多问题，尤其是对一些刚进行完设备更换及综合自动化改造的变电站，新设备还没有产生经济效益就更换，势必造成资金的严重浪费。因此，有效地利用现有设备、最大限度地减少投资和工程量，充分发挥智能化变电站的优点，是变电站智能化改造必须优先考虑的问题[1]。

1.1 一次设备情况

3台主变压器均为普通三绕组强迫油循环风冷有载调压变压器；220 kV高压断路器型号为3AQ1EE-252W(5台)、ABB HPL245B1(1台)、LW25-252(1台)；110 kV高压断路器型号GL312-145(13台)、LW30-126(1台)。

1.2 二次设备情况

该变电站自动化系统为RCS-9700系统，目前该站二次设备配置如下：

a.站控层监控后台采用Windows操作系统，五防机为优特产品，远动装置为RCS-9698D,对时装置为RCS-9785C。

b.间隔层采用网络103规约，测控为RCS-97XXC系列，低压保护为RCS-96XXB型保护装置，通过RCS-9782通信转换后接入监控网，高压保护为RCS-900系列产品，直接接入监控网。其他厂家装置通过规约转换器RCS-9794转换后接入监控网。

2 变电站改造方案及实施

石家庄供电公司安托220 kV变电站为2005年建成的综合自动化变电站，全站一、二次设备状态均良好。考虑成本问题和该站是河北省南部电网第一个智能化改造站，一次设备改造采用加装智能终端的方式来实现，二次设备改造采取保留传统二次回路，即过程层、间隔层改造暂不进行改造，只对站控层进行改造的方案。

2.1 改造方案

2.1.1 一次设备

对该变电站主变压器、220 kV断路器以及110 kV断路器，采用数据采集精度、频率满足要求，自动实现模拟量的数字化转换，并具备网络方式送出等功能的智能组件作为辅助设备，实现站内一次设备智能化的改造，即智能终端。智能终端同时具备状态监测功能单元，完成主要一次设备状态的综合分析评价[2]。因为一次设备的信号、遥控、设备状态信息、表计压力等信息采集通过电缆连接到断路器内，所以一次智能终端安装在开关柜内。

2.1.2 二次设备

站控层后台升级为PCS-9700系统，要求UNIX操作系统，远动装置升级为RCS-9698H，对时装置升级为RCS-9785D[2]。

间隔层测控装置RCS-97XXC装置通过更换CPU插件和升级液晶程序的方法升级为支持IEC61850规约的最新版本[3]；高压保护通过更换CPU插件的方法升级为最新版本；RCS-96XXB型装置直接更换为RCS-96XXC型装置。

2.2 改造方案的实施

针对一、二次设备的改造采用逐个间隔停电的方法进行改造，要求不影响正在运行设备的安全。新装置的操作在新系统中进行，旧装置的操作在旧系统中进行。

在远动装置改造过程中，为远动装置主站增加一个通道，新间隔数据通过新通道报送调度，旧间隔数据通过旧通道报送调度，新远动装置开始需要配置完成的远动转发表，随着改造间隔的增加逐步进行传动试验。这种方式安全性好，不影响已运行远动操作，且新远动对点过程同新建间隔相同[4]。

在五防改造过程中，一直保护旧五防系统运行，新五防系统逐间隔组态，新旧后台通过旧五防机通信规约把所有遥信、遥测点传送到旧五防机。该方案需要新后台采用指定规约发数据到旧五防机，从新后台接收所有装置数据。

3 改造效果

a.该站现运行的一次设备有许多为其他变电站更换下来的设备，设备老旧，故障率较高。通过建设状态监测系统可以及时发现设备缺陷，提前进行检修，大大减少了设备带缺陷运行的概率，提高了设备运行的可靠性。

b.该站改造前监控系统为常规计算机监控系统，按时序进行故障信息显示，数据量大，值班员分析故障点难度大，时间长。通过增加信息分层分类优化处理；智能告警及事故信息综合分析决策等高级应用功能，减少了故障时值班员的事故分析工作量，缩短了故障分析时间，提高了故障分析准确率。

c.该站改造前火灾报警、视频监视、脉冲电网等系统均独立运行，几个系统之间缺少联系，不能做到系统间的互动。通过建设智能生产辅助管理系统，不仅增加了环境动力检测、采暖通风自动控制等功能，而且将各个生产辅助子系统有机的联系在一起，建立各个子系统之间的联动机制，实现相互联动。

d.该站改造前监控系统不能对UPS、380 V站用交流电源系统进行监测，对站用直流系统的监测也仅限于部分开关量输入。建设交直流一体化电源系统后，将220 V直流、UPS、380 V交流等站用电源系统纳入统一的监控平台，完成站用电源系统的电流、电压、频率以及主要馈线工况的监测，并由交直流一体化监控平台与计算机监控系统进行通信。

4 结束语

根据目前智能化变电站的发展情况，并结合生产实际，考虑到智能一次设备造价、资源与成本问题，该变电站只对站控层进行了智能化改造。以后新建智能化变电站站控层将实现一体化监控平台搭建、在线监测、视频辅助系统接入监控，过程层实现GOOSE跳闸，采用SV实现数字化，智能终端下放到一次设备附近，顺序控制智能报警，站域控制等高级应用，将简化工作程序，进一步提高工作效率，使智能化改造更加彻底。

[1] Q/GDW 383-2009，智能变电站技术导则[S]．

[2] 施 婕，艾 芊．智能电网实现的若干关键技术问题研究[J]．电力系统保护与控制，2009(19)：1-4．

[3] IEC 61850-2002，变电站通讯网络和系统系列标准[S]．

[4] 贾 巍，曹津平，李 伟．数字化变电站中过程层的技术研究[J]．电力自动化设备，2008，28(10)：71-74．

本文责任编辑：杨秀敏