火电厂500 kV断路器测控装置升级改造

卞兴炜，张玉杰

(淮沪煤电有限公司田集发电厂，安徽 淮南 232098)

0 引言

某火电厂500 kV升压站测控装置采用的是西门子公司AK1703系列产品，自2006年设备投运以来，已持续运行超过12年，测控装置严重老化，故障率逐年上升，且西门子公司早已停止相关备件的供应，亟待换型改造。

1 基本情况

500 kV升压系统接线方式为3/2断路器接线，其第1串三台断路器(编号：5011，5012，5013，见图1)测控装置、第2串三台断路器(编号：5021，5022，5023)测控装置、母线测控装置、启备变线路断路器测控装置、网控变400 V断路器测控装置，以及1号、2号机组测控装置均使用AM1703系列产品。

图1 500 kV升压系统连接示意(第1串)

设备于2006年投运，随着时间推移，测控装置卡件老化严重，故障率逐年上升，且由于生产厂家产品更新迭代，AM1703系列的备件已无法正常供应，相应的技术支持也越来越缺乏。一旦在运行中发生测控装置故障，将导致500 kV升压站内相关一次设备无法实施倒闸操作，失去运行监测数据，同时造成上送至调度的重要数据丢失，导致电网潮流失去监视等严重后果。因此，电厂组织相关部门开展选型，对测控装置进行换型改造，以确保升压站工作正常。

2 改造方案

因电网运行调度的要求，500 kV涉网设备更换改造批准的工期一般较短。为确保在有限工期内顺利完成改造工作，确定采取“掏屏改造”方式，即保持原屏位、原屏柜不变，拆除原断路器测控屏内的AM1703测控装置，改装屏内固定支架与面板开孔尺寸，安装新型测控装置，保留端子排外侧的原控制电缆不变，重新连接端子排内侧至新型测控装置的接线。

2.1 供货和实施方案的确认

由于采取了“掏屏改造”方式，对新设备的安装提出了较高要求，不仅在硬件上须与现场屏柜适配，其软件功能实现上也须与原设备保持一致。原有的功能配置，包括按照测控柜点表配置通信参数，配置和间隔之间的互传信息等，必须在新设备配置中得到落实。为了保证正确性，减少现场工作量和缩短作业时间，需提前在实验室仿真，测试配置程序的正确性。

2.2 设计图纸的更新与确认

新设备需要重新设计屏柜安装图纸，主要涉及新设备开孔尺寸变化，模块型号改变，确认装置结构及最优的安装方式，同时要在保持外部回路不改变的前提下，对内部接线进行调整。

2.3 工厂配置与调试

设备选型确认选用西门子SICAM AK3系列后，即着手准备工程配置，配置完成后，在实验室进行仿真模拟，测试配置程序的正确性。

3 现场实施

3.1 现场试运行及调试

按照批准的涉网设备停电计划，500 kV升压站第1串停电，1号机组主变同时停电。现场主要工作为旧装置的拆除和新装置的安装。

3.2 改造步骤

3.2.1 改造前准备

(1) 点表整理、核对。

(2) 改造图纸绘制、审核。

(3) 内固定框架检查。

(4) 现场端子排核对。

(5) “五防”逻辑整理、审核。

(6) 现场改造所需装置、辅材准备。

3.2.2 施工步骤

(1) 预备工作：检查改造材料、工具，熟悉图纸与方案。

(2) 停电工作：对照图纸核实现场，确认检修位，做好区域保护；断开测控柜电源，PT，CT和外部回路断开(注意CT不能开路，PT不能短路)。

(3) BC面板更新：按步骤拆除旧面板，背板依照新设备开孔；复装新面板，敷设新的I/O线、接线及套管；整理导线增加端子排；按步骤拆除恢复所有面板。

(4) 设备更新：拆除旧装置；安装新导轨与SICAM TM模块，完成TM接线；核对图纸，检查端子-装置的连接。

(5) MCB (断路器)更新：拆除现有MCB，更换新的MCB；核对图纸，检查端子-空开-装置的连接。

(6) 继电器更新：拆除现有TCS继电器；安装导轨，更换新的继电器；更新接线；核对图纸，检查端子接线。

(7) 柜后更新：整理更新后的内部连接线；检查所有连接的套管及标签；柜后辅助继电器的更新。

(8) 内部查线：检查所有内部接线，用摇表测试绝缘；合格后恢复现场。

(9) 联调试验：装置单体调试，所有的开入、开出、电流、电压等功能完整测试；一次设备调试，所有的开入、开出、电流、电压等功能完整测试；与其他间隔至联闭锁信号；和调度端测试对点(测试到总控单元)。

参考如上步骤分别完成5011/5012/5013断路器测控屏改造、1号机组测控屏柜改造。

4 改造注意事项

(1) 开工前需向网调、省调自动化专业申请开工，并由网调、省调封锁改造相关间隔的信号。

(2) 二次电缆配线后，及时核对接线准确性。

(3) 重新打印并张贴所有出口继电器、空开、压板的标签。

(4) 利用测控柜解锁分合闸实际带的所有开关、隔离刀、接地刀，检查分合闸回路正确性、刀闸位置信号正确性，需验证压板、对应开关量输出点、出口继电器。

(5) 在升压站网络监控系统（network control system，NCS）操作前，需要利用事故总信号进行复位(和开关操作流程相同)，在对应的测控装置内查看是否接收到报文，防止误遥控到运行设备。

(6) 在NCS服务器内退出“五防”逻辑、将运行模式切换到调试模式，在NCS工作站上实际操作各开关、刀闸，校验测控柜内“五防”逻辑(允许和闭锁试验)，要求验证到出口继电器，并核对NCS画面各刀闸信号正确性。

(7) 检查NCS服务器的闭锁逻辑正确性。

(8) 核对NCS画面所有遥信量，包括外接线和测控柜内部送出至NCS信号，例如：同期允许信号、无压允许信号、事故跳闸信号等，修改相关光字牌。

(9) 检查同期电压的正确性。

(10) 检查所有遥测量正确性，包括电流、电压、有功、无功等，注意电流量程设置。

(11) 在远动装置内更新逻辑，保证所有信号至远动装置信号正确。

(12) 核对到调度信号点。

(13) 所有工作结束后，需向网调、省调自动化专业报竣工，由网调、省调解除相关信号封锁。

5 结束语

换型改造后的SICAM AK3系列产品，延续了原AM1703的结构并增强了通信处理能力及逻辑运算能力，自完成改造至今，已稳定运行超两年，设备可靠性得到了验证。

众所周知，涉网设备改造时间紧、风险大，改造中容不得丝毫纰漏，且选用的测控装置在全国同类型火电机组中尚无成功升级改造的先例，无成熟经验可借鉴。通过国内首次实施完成的电厂侧500 kV开关测控柜改造，为类似设备升级提供了宝贵的经验。