淺談微機綜合自動化係統在化工企業變電站中應用

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要：大型化工企業(ye) 供配電具有的集約型特點，化工企業(ye) 內(nei) 35kV變電站和10kV變電所數量大、分布廣，對於(yu) 老的大多大型及中型化工企業(ye) 而言，其變電站或變電所內(nei) 高壓電氣設備為(wei) 舊式繼電保護裝置，可靠性差，隨著化工企業(ye) 的快速發展，用電負荷快速增長，整體(ti) 電網技術水平已很難滿足目前的供電要求。因此，結合化工企業(ye) 實際供配電設施設備及用電需求，將新一代微機綜合自動化係統應用到化工企業(ye) 供配電改造中。

關(guan) 鍵詞：化工企業(ye) ；供配電改造；變電站；微機綜合自動化係統

0 引言

       變電站微機綜合自動化係統在實際應用中能夠將所用資源及信息相互結合，實現共享模式，其係統操作簡單，減少了使用過程中的維修次數。相比傳(chuan) 統的供電設備其供電穩定性及實用性優(you) 勢明顯化，因此在開展實施化工企業(ye) 供配電改造中應用該自動化係統，使化工企業(ye) 的發展更具效益性。

1 變電站微機綜合自動係統在化工企業(ye) 供配電改造現狀分析

        結合目前現有的化工企業(ye) 供電係統及裝置設備來看，大多大型及中型化工企業(ye) 主要是將電磁型繼電保護裝置應用到35kV或10kV的變電站中來。實際運行操作中因為(wei) 種種原因導致部分變電站在改造或需要擴充的情況下不能很好地實現控製、室內(nei) 增添新型設備，如控製盤、繼電保護器的安裝等。尤其是在供電運行中因為(wei) 現有的電磁型常規繼電所涉及的保護元件出現嚴(yan) 重的腐蝕、老化等現象而導致供電障礙。有些老舊零部件已經很難保證正常供電的需求，從(cong) 而使整個(ge) 化工企業(ye) 的供電使用安全性能及穩定性能受到了威脅，造成後期工作的延誤。在化工企業(ye) 供電運行中，因為(wei) 10kV的變電設備配備的是少油開關(guan) ，在實際運行中時間較長，這就導致部分配件及線路老化，從(cong) 而達不到後期供電需求及供電改造的要求。因此結合現代化供電需求及先進化供電設備將變電站微機綜合自動化係統應用到化工企業(ye) 供配電改造中來，實現化工企業(ye) 供電使用的穩定性及安全性。

2 化工企業(ye) 的供配電改造對策

       隨著化工行業(ye) 的不斷發展，變電站的使用要能跟得上供電及配電需求，大多化工企業(ye) 都想朝著少油、防汙、節能及自動化的先進方向發展前行。這就需要相關(guan) 管理部門結合化工企業(ye) 實際的供電電網結構及變電站配電特點出發，從(cong) 省資源、效率快、電網結構科學合理、能夠滿足自動化等方向出發，實施合理且針對性較強的化工企業(ye) 供電改造。

       對於(yu) 10kV的變電站在正常運行過程中，電動機在運作過程中主要是以饋線回路作為(wei) 供電線路。在運作過程中可采用輪流製工作的措施對其進行日常維護，維護期間製定相關(guan) 有針對性的措施對保護進行改造，也就是將現有的老舊電磁式繼電保護裝備改造為(wei) 微機自動化式保護裝備。化工企業(ye) 停止用電進入休息階段時，相關(guan) 工作人員需對重要饋電路線及備自投、進線裝置開展實施科學的有針對性的微機綜合自動化係統的更新。

       大中型化工企業(ye) 除了使用10kV的變電站以外，還有35kV的變電站供電係統。相比10kV而言，35kV的變電站在初步設計製造期間就相對更科學合理，並且在運作期間屬於(yu) 負荷中心，這就為(wei) 現期的供電改造提供了有力的改造條件。35kV變電站在改造方案實施時，隻需要對高壓設備進行有目的局部改造就可以，剩下的可在二次保護監控係統實施維護期間采用分批分期的方法實現微機綜合自動化係統的改造。由於(yu) 35kV在整個(ge) 化工企業(ye) 供電的作用及使用範圍較廣，因此想要實現35kV變電站的自動化改造，可在3年之內(nei) 完成所有供電改造。

        大中型化工企業(ye) 在建設投入性的變電站時，可結合供電需求及現期使用原則將少油、防汙、節能及自動化的先進設備一步到位地應用到本企業(ye) 中來。直接朝著省資源、效率快、電網結構科學合理、滿足自動化的方向出發，使供電性能安全、穩定，電網監管係統完善，將真正的變電站微機綜合自動化係統應用到化工企業(ye) 供電改造中來。

3 變電站微機綜合自動化係統的結構及功能

        化工廠供電設備在具體(ti) 使用時基本采用的都是集中式組屏和分散式組屏兩(liang) 種，集中式大的特點在於(yu) 監控及保護集中組屏，一般安裝在主控室內(nei) 。安裝期間主要涵蓋的設備有遙信插箱、遙控、遙測、相應的保護裝置等，該組屏對應若幹線路及設備，各大電氣在實施控製直流回路、測量交流回路時都需要用電纜將其送至主控室內(nei) 。結合化工企業(ye) 實際用電及生產(chan) 情況，饋線一般使用數量在70條以下20條以上時，為(wei) 了更好地適應化工企業(ye) 供配電改造的應用與(yu) 發展，主要將分層分散式布置應用到實際中來，其具體(ti) 分布機構與(yu) 功能使用設計原則如下。

3.1係統層次使用功能及結構

       廠站級別的設置在具體(ti) 應用中主要以集中式組屏為(wei) 主。而設備具有間隔時，主要是以分散式布置為(wei) 主，為(wei) 了減少二次電纜的使用，又將監控保護係統分開應用到各個(ge) 開關(guan) 櫃中，該係統結構大的優(you) 點在於(yu) 層次分明。其中分布主要是指：將設備組織按照間隔單元層的係統形式進行分布，通過不同站內(nei) 通信互聯網實現變電站的通信使用，結合功能分配的作用將對稱分布式設計原則應用到其中。分層則是指單獨成立並有可控性的通信分層、變電站分層及間隔單元分層。

3.2通信層與(yu) 變電站層之間的聯係

        為(wei) 了使整個(ge) 運作係統具有安全可靠性的同時還能很好地實現監控功能，在設計建設時應將雙後台雙機監控方式應用到現場網絡總線控製實施與(yu) 網絡拓撲結構中來。對於(yu) 饋線回路數達到70條以下20條以上的10kV變電所或是35kV變電站而言，直接可將雙網雙機結構應用到其中。而針對饋線回路比較少的10kV變電所而言，主要是將單網雙機結構采用到其中。我國在采用人工計算機操作時，主要是將Windows係統應用到實際操作中來，該係統操作簡單、內(nei) 容豐(feng) 富，在係統投入使用中出現特殊情況時都可與(yu) 係統協商，實現特殊處理化。在網絡通信係統的使用上一般都采用TCP或IP通信協議，使化工企業(ye) 生產(chan) 係統與(yu) 變電站微機綜合自動化係統地結合在一起。結合化工企業(ye) 實際用電的特點得出，在進行通信層與(yu) 變電站層連接設計時可將雙機雙網雙後台係統機構與(yu) 雙機單網雙後台係統機構應用到實際操作中，具體(ti) 係統機構分布圖如圖1、圖2所示。

3.3配置間隔及單元層結構

       變電站微機綜合自動化係統中，配置間隔及單元層的保護檢測單元主要有兩(liang) 個(ge) 類型的實施方案：一是間隔層保護測控單元分開配置；二是間隔級保護單元合一配置。化工企業(ye) 所使用的變電站設備在作為(wei) 對外貿易階段依據時隻有進線的供電才有效，與(yu) 饋線回路有關(guan) 的線路隻能作為(wei) 本企業(ye) 核算依據。在本企業(ye) 與(yu) 其他企業(ye) 聯合用電或是本企業(ye) 收入效益良好的情況下才能采用配置間隔及分配置的結構；如果大型化工企業(ye) 所用配電站線路較多，便可將配置間隔及合一配置的結構應用到貢獻裝置中來。現期所使用的監控保護裝置，內(nei) 部的監控及控製功能主要是由CPU1及CPU2兩(liang) 個(ge) 的模件負責完成。在實施通信接口聯係時主要是通過RS485通信接口來完成。配置間隔及合一配置的結構在實際運作中，既有性還確保了安全性及實用性，同時也為(wei) 化工企業(ye) 節省了用電資金的投入。

3.4自動化係統功能結構的改進及應用

       化工企業(ye) 在進行供配電改造時，為(wei) 了將變電站微機綜合自動化係統的作用有效發揮出來，與(yu) 實際用電需求相結合，對技術指標及功能實用性進行完善使其更具先進性。其主要要求有以下幾點：

        使用功能上的要求及改進：在進行數據實際采集、遙控、遙測等操作時。按照變配電的實際需求來設定。以及數據的處理及統計、報警處理及限製監控、數據在運行期間的統計與(yu) 計算等。

       操作控製的改進及應用，開關(guan) 與(yu) 斷路器間的分合、變壓器分接頭在實際操作期間的特殊操作及調節。

運行記錄的改進，主要在於(yu) 設備線路的各種操作、運行、某種事件的發生等，將分欄記錄運用到其中。

        曆史數據及報表的改進，經過改造後的變電站微機綜合自動化係統，報表按照要求自動生成所需數據，並且對收集到的數據有自動保存及顯示的作用。同時對與(yu) 信息的保護、各種運作、波形、時間等按企業(ye) 相關(guan) 要求進行記載，能夠對事故進行追憶，可再現事故的畫麵。

       經過改造後具有很好的人機界麵，主要是對電氣的主接線圖、參數、曲線等相關(guan) 要求進行在線設定，並具有豐(feng) 富的設定資源及友好的人機操作性能。

        在技術操作及使用指導上，所需SOE分辨率及係統時鍾精度按照國家標準執行。如遙控命令傳(chuan) 送時間、事故推移畫麵時間、畫麵在調用期間的響應時間等，快速準確。

4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統

4.1方案綜述

        Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能完成間隔層設備的就地監控功能。

        針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比*，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。

4.2應用場所：

     適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。

4.3係統結構

4.4係統功能

4.4.1實時監測

        Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。

4.4.2報警處理

        監控係統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。

      1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。

       事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。

次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 或退出的功能。

         2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。

       3）開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。

       4）報警方式。

報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。

4.4.3調節與(yu) 控製

        操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。

       操作控製分為(wei) 四級：

       級控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先級的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。

      第二級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。

      第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。

      第四級控製，遠方控製，優(you) 先級。

      原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的安全性和正確性。對任何操作方式，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。

納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。

       3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。

       4）監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。

4.4.4用戶權限管理

        係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

5 係統硬件配置

6 結語

       在進行化工企業(ye) 供配電改造中將變電站微機綜合自動化係統應用到其中，憑借自身優(you) 勢使化工企業(ye) 供電係統得到安全穩定的發展，減少了維護的次數，而且提高了供電的可靠性。因此與(yu) 現期供電現狀相結合，對其進行有針對性的改造，提高化工企業(ye) 用電質量及生產(chan) 質量，更好地貢獻於(yu) 我國經濟發展。

參考文獻

[1]程江濤.變電站微機綜合自動化係統在化工企業(ye) 供配電改造中的應用[J].

[2]劉黎曉.供電綜合自動化技術應用[J].通訊世界,2016（8）:165-168.

[3]樊賽．變電站綜合自動化係統技術改造及新技術應用[J].科技風，2017（14）：213.

[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版.

作者介紹：

簡婷，女，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要研究變電站綜合自動化係統、電力監控係統解決(jue) 方案，