220kV变电所监控系统改造设计

针对我公司220kV变电所落后的监控方式, 经查阅有关资料和实际考查, 并进行认真的调查比照, 决定采用北京电研智深控制技术有限公司开发的EDPF-3000分散控制系统和Modicon Quantum140系列产品PLC控制器, 实现220kV变电所的微机自动监控。此项目的完成, 能极大地提高网络监控系统的可靠性, 使设备自动化水平大大提高, 同时能节能降耗、减员增效, 实现可观的经济效益。

1 改造基本原则

在我公司220kV变电所现有设备基础上进行电气二次系统的改造, 实现计算机监测、控制、报警、防误等功能;取消原控制回路中的开关操作把手, 刀闸操作把手, 切换开关, 同期把手, 各种信号指示灯, 光字牌, 各种监视用电气仪表;根据国家电力规划院的《火电厂设计规范》规定, 在网控室配置一套独立的微机监控系统。按设计规范的要求, 选用标准设备, 并进行标准化设计;在网控室设置一个操作员站兼工程师站, 在2号单控室设置一个操作员站, 两个操作员站为主从方式, 即一个站操作时, 另一个站自动闭锁;尽可能少铺设电缆, 利用电缆备用芯及合理设计改造, 减少改造工程造价, 降低工程费用;取消原控制用卧盘、所有信号返回屏及屏内所有设备。

2 改造方案的确定

我公司220kV系统原采用控制把手、灯光、测量表计等落后的控制方式, 可靠性差, 自动化程度低, 设有专人运行值班的网络控制室, 针对这一现状, 我公司决定将网控室监控系统进行改造。经多方考察, 调查比照, 决定采用国家电力科研院北京电研智深控制技术公司开发的EDPF-3000分散控制系统。目前, 国内实时火电厂网络控制室微机监控改造的只有几家, 现就公司采用的技术与国内同类技术的技术关键对比分析如下。

首先, 北京四方公司的CSC-2000自动化系统用于变电站、开关站时, 主要用于分层、分步式系统。我公司采用EDPF-3000系统实现对网控系统控制站的微机操作和管理。该支撑软件为智深公司自行开发的实时数据采集处理, 报警, 安全监视, 控制功能, 事件顺序记录, 事故追忆, 打印, 历史数据管理, 设备运行统计及管理, 计算机通信及智能报警故障专家系统。

其次, 对于自动化要求较高的电力系统, 杜绝误操作是非常重要的。北京哈得威四方保护与控制设备有限公司开发的CSC-2000自动化系统用于变电站监控系统时, 防误闭锁方式主要是程序锁、微机防误系统等, 但我公司网控采用的EDPF-3000系统。

3 监控系统改造后实现的功能

顺序控制功能, 网络微机监控系统现场控制站采用MODICON-140控制器建立, 用于实现系统数据采集。实时采集送入系统的各种电气量, 分析输入信号 (包括数字量、模拟量) , 经微机处理检出设备故障、异常信息, 开关量变位信号和参数变化情况, 实时地更新数据库, 为监控系统提供可靠的数据。以及, 人机界面的功能。

另外, 还有画面监视的参数有, 220kV南北母电压及线路采样电压。高备变低压侧电压;220kV二东甲、乙线, 春二甲、乙线电流, 母联旁路电流, 1、2号主变高压侧电流及高备变高压侧电流;四条220kV出线有功功率、无功功率, 1、2号主变高压侧有功功率、无功功率及高备变高压侧有功、无功功率;220kV系统的频率。

事故报警的功能, 在监控系统发生故障或运行设备工作异常时, 自动进行音响报警, 监控系统自动记录在控制室进行的所有操作项目及每次操作的精确时间。开入跳变记录的功能, 监控系统提供顺序记录功能, 其时间分辨率不大于1ms;参数越限报警的功能, 系统频率, 系统电压及各出线电流采用越限报警;打印及预览的功能, 能统计设备的运行时间, 并根据特征值, 合格率, 负荷率等技术统计情况, 进行制表打印输出;事故追忆:能追忆开关的动作顺序及动作时间, 并能统计开关动作次数, 为动态开关检修服务;系统由软件实现隔离开关和断路器的防误操作功能, 加上原回路上的闭锁, 开关刀闸电磁锁闭锁, 实现了断路器及隔离开关的双重防误操作措施, 给系统带来更多的安全性能;系统具有实时通信及总线下载功能, PLC主机及两个操作员站能随时下再数据, 资源共享, 可在运行状态下进行数据库更新, 也可以进行软件升级及部分逻辑功能的在线修改及生成;操作元件安全标志挂牌功能:禁止操作的断路器及隔离开关在其操作画面上挂“禁止操作, 有人工作”牌, 可使断路器、隔离开关不能进行任何操作。 (注:挂牌及取消挂牌均由有操作权限的运行人员来完成) ;系统应具有较强的自诊断能力。当系统异常时, 自动报警, 并具有自动恢复功能;系统操作员站具有互锁功能。单控室和网控室的两个操作员站不能同时操作。两站可以设成主从方式, 也可以设成一站即能监视又能操作, 另一站只能监视功能;系统具备开列操作票功能:根据现场提供的典型操作票, 可进行操作票的编辑、打印。也可根据系统运行的具体情况, 编制操作票并打印;可以与多级调度进行远动通讯并执行MODBUS PLUS通信规约;标准时间与GPS卫星时钟同步。

4 经济效益分析报告

网控监控系统实现微机化操作, 大大提高了设备的自动化水平, 降低了工人的劳动强度, 减少投资, 降低能耗, 为电网的安全稳定运行提供了有利的可靠保障。

功能先进;操作闭锁;计量精确;提高效率;减人增效:网控室原来每班由两人运行值班, 实行五班三倒制, 需10个运行人员.现实现无人值守。按每名工人年收入20000元计, 则年均需支付:20000×10=200000元。降低能耗:实现微机化后, 取消了网控信号返回屏上的位置指示灯48个, 每个指示灯为20W。指示灯每年的用电费用:[20×24×365÷1000]×48×0.3=2523元。节约资金:由于操作元件取消, 实现由鼠标操作, 每年至少可节约2万元的材料费及维护费。网控进行改造后, 每年可以节省各种费用合计23万元。

网控微机监控系统操作功能完善, 监视画面直观, 操作只需鼠标点击, 灵活、方便, 技术指标均达到要求。网控微机监控系统自2000年5月在我公司投运以来网控实现了无人值班, 运行可靠稳定, 检修维护量减小, 自动化水平大大提高。

摘要：220kV变电所监控系统改造设计能极大地提高网络监控系统的可靠性, 使设备自动化水平大大提高, 同时能节能降耗、减员增效, 实现可观的经济效益。

关键词：监控系统,分散控制,改造