浅析矿井66kV变电站数字化改造与实践

摘 要：随着电子技术突飞猛进的发展，数字化变电站的发展已由理论研究技术逐步推广到实际应用。文章以铁法能源有限责任公司供电部大兴矿66kV变电站为例，阐述如何根据现有66kV、6kV设备的运行现状，结合新一代IEC61850的国家规范标准，采取合适有效的数字化改造方案，使常规矿井变电站安全可靠地成功改造为数字化变电站运行。

关键词：数字化变电站；保护测控装置；信息共享

1 概述

铁法能源有限责任公司供电部所管辖十三座高压变电站，截止2011年有五座常规变电站更新改造为微机自动化变电站。2012年成功将常规的大兴矿变电站改造为数字化变电站。其中数字化变电站与常规变电站主要区别是66kV设备、6kV设备的通讯接口差异较大。

施工改造前，结合大兴矿变电站现运行66kV设备、6kV设备现状，尽可能减少工程投资和工程量，结合新一代的IEC61850的国家规范标准，采取切实可行的数字化改造方案，使铁煤集团大兴矿66kV常规矿井变电站能安全可靠地过渡到数字化变电站，改造前多次通过实地考察，与厂家、施工单位等探讨研究改造方案，机会十分成熟后施工。

2 改造参照的基本原则

此次大兴矿井变电站数字化改造将设备分为过程层、间隔层、站控层三个层次，参照66kV电气设备智能化、6kV设备集成网络化的改造原则进行改造，参照IEC61850变电站综合自动化系统的相关规范标准要求：过程层由室外智能操作箱内安装的智能终端、合并单元装置完成；间隔层主要由新安装的保护、测控装置以及其它设备完成；站控层是数字化变电站系统的监控中心，主要由后台机监控、远动通讯装置、GPS定时等信息共同完成。整个矿井变电站工程的改造实践中，应从技术、经济等方面综合考虑改造方案。

为了节省大兴矿变电站数字化改造工程投资，变电站现运行的66kV电气设备：如SF6断路器、干式互感器、电动隔离开关、变压器等大型性能满足要求设备未进行更换。在室外66kV设备就地安装智能操作箱，操作箱内安装智能终端、合并单元装置，再通过GOOSE网络、IEC61850标准通讯协议，来完成站控层和间隔层间数据信息交互共享和互操作，实现整个变电站自动化系统中电气量数据信息的实时采集。为实现不影响矿井正常生产条件下的改造，改造前我们经过多次考察，与设计人员研究制定非常周密的设计方案，确保变电站数字化改造工程安全可靠、高效稳定地顺利完成。

3 改造后的主要优点

大兴矿变电站经过数字化改造后的优点主要概括为以下三个方面：

（1）引进先进的本质安全型设备：无论从设备的设计容量、五防闭锁、操作的安全可靠性，还是保护系统的精准度、可靠性、灵敏性等方面都得到提高，真正达到了本质安全型设备。

（2）二次系统接线简单，方便施工，用光缆取代大量进户二次电缆，节省投资，而且传输能力、抗干扰能力强，安全运行可靠性得到提高。

（3）实现了66kV、6kV设备的远方控制；设置多套定值方案，满足多种运行方式的要求；实时掌握变电站设备运行情况；实现了设备的“状态检修”，有效地提高了矿区电网的安全可靠运行。

4 改造的实践方案

此次改造工程涉及专业较多、工程量较大，根据变电站现有66kV、6kV設备和系统的运行现状，有计划地制定阶段性的改造实践方案。

第一阶段：66kV一次设备（过程层设备）改造

原有66kV一次设备如变压器、SF6断路器、电动隔离开关、干式互感器等不动，在室外就地安装13个智能操作箱，在箱内安装智能终端、合并单元装置。采用智能终端来接收间隔层保护、测控装置通过GOOSE网下发的断路器或刀闸的分、合及闭锁命令，然后转换成相应的继电器硬接点输出。同时装置能够就地采集SF6断路器、电动隔离开关以及变压器本体等66kV一次设备的开关量状态，并通过GOOSE网络上送给保护和测控装置。合并单元通过交流头就地采样信号，通过IEC61850协议发送给保护或者测控计量装置，实现常规互感器的采样。通过光纤网络完成变电站站控层与间隔层间数据的交互共享，从而完成断路器、隔离开关的分合操作。

第二阶段：6kV二次设备（间隔层改造）改造。

鉴于IEC61850国家规范标准具有GOOSE通讯网络输入输出功能的保护测控装置，对常规变电站间隔层设备进行改造。即6kV二次设备间隔层的改造包括运转室的保护、测控等智能设备和高压室6kV开关柜两部分的改造。一部分拆除了运转室原有的保护、控制、信号等屏柜，新安装了主变保护测控屏、线路保护测控屏、远动通讯屏、电度表屏、光纤配线架屏、低压屏、通讯屏等共计11面屏，原有的直流系统部分、消弧线圈控制屏进行移位。一部分拆除高压室原来老式GG1A型开关柜，新安装46台KYN28型中置式开关柜。

KYN28型中置式开关柜采用双重以太网结构通讯，各间隔层保护、测控装置等设备与过程层设备间采用光纤结构互联，间隔层设备通过光纤配线架转接、尾纤、GOOSE网络等实现过程层与间隔层设备间通讯，实现大兴变电站系统中相关遥信、遥控、保护跳闸数据信息等快速传输和交互共享，不仅简化了变电站二次系统结构，而且提高变电站自动化系统的可靠性。

第三阶段：站控层的改造。

站控层中安装两台工业计算机，一台作为主机，一台作为备用机，安装远动通讯管理机、网络交换机以及GPS对时等，站控层和间隔层间按照报文规范格式通过以太网进行数据交互共享，完成整个变电站系统的实时监控和控制。

5 结束语

2012年铁法能源有限责任公司供电部成功将66kV大兴矿变电站升级改造为数字化变电站投入运行。实践证明：此次改造共历经79天时间全部完成，各种功能测试全部满足要求，设备改造后运行至今约四年的时间，系统运行稳定、运行情况良好，达到改造的预期目标，实现了铁法能源公司首座改造的数字化变电站，为其它66kV变电站的改造工作奠定基础，明确了方向。

参考文献

[1]陶苏东.变电运行（110kV及以下）/国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京：中国电力出版社，2007.

作者简介：田春苗（1976-），女，工程师，1998年毕业于吉林工业学校矿山机电专业，现任铁煤集团供电部变电工区主任工程师职务。