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Vi-S2000变电站综合自动化系统应用
阮凯，朱有志
中石化齐鲁分公司胜利炼油厂 山东省淄博市
255434
摘要：本文主要介绍了Vi-S2000综合自动化系统在110kV变电站的应用，分析了该变电站改造成功对下一步110kV变电站改造的意义。
关键词：Vi-S2000
变电站 综合自动化应用
1、概述
齐鲁石化公司胜利炼油厂110kV/6kV甲变电站担负着南厂区供电任务，由于厂内新建CFB锅炉配套了2台30MW发电机组，并采用35
kV并网，因此对变电站进行改造并增加35 kV电压等级，除了一次设备和变电站主接线发生变化外，自动化系统也进行了升级，采用了Vi-S2000变电站综合自动化系统。
2、变电站基本情况
110kV/6kV甲变电站原主变压器为两台
SFZ8－31500/110的两圈有载调压变压器，110kVGIS为内桥接线5个间隔、6kV馈出76个回路，CFB锅炉项目新上发电机组使现有设备满足不了并网要求，改造内容包括：
2.1更换主变压器2台，型号：SFSZ7-50000/110电压等级110kV/35kV/6kV，容量比为1/1/1。
2.2增加110kVGIS主变进线间隔，主接线由内桥接线方式改为单母线分段方式。
2.3
增加35kV配电装置，用于接引CFB工程新上发电机并网的需要。
2.4
因系统短路容量增加，原有6kV开关柜遮断容量已不满足要求，更换了38面，其它通过前侧增加电抗器限制短路电流。
3、变电站综合自动化实施的指导思想
变电站采用综合自动化系统，依据无人值守方案设计，对变电站的各个设备进行保护、控制、测量、监视。所有模拟量，状态量通过采集、处理、统计，准确真实地反映，为值班人员创造如临现场的运行条件，并达到各类设计技术规范的要求，实现与企业信息中心以及其它变电站设备和工业现场控制中心的通讯，能够可靠有效的对变电站进行管理。
4、Vi-S2000变电站综合自动化系统
Vi-S2000变电站综合自动化系统，采用面向对象的分布式一体化结构，且遵循开放系统的原则，采用分层分布式结构，整个系统分为两部分：变电站监控层和保护测控层。监控层为双主机（兼操作员站）、单工程师站、单远动机结构，主干网采用100M双以太网及通用通信协议，通过远动机与调度系统通讯，网络信息共享。保护测控层装置一一对应于所内一次设备，6kV、35kV各监控保护装置分散安装在配电室开关柜上，110kV线路及主变保护采用集中组屏方式，各监控装置通过后台监控机进行集中控制，也能在监控保护装置和保护测控屏上进行就地操作。控制室的监控服务器可对各智能单元实现各种监视及控制功能。通过后台监控软件对微机保护装置可进行远方定值查看修改；投入或退出保护以及信号复归等功能；实现对操作电源的监视、状态和跳闸信号指示；通过软件设定能实现即时画面的编辑、打印。微机保护测控装置单元相互独立、互不影响，且具有自检功能可以闭锁设备故障时的保护出口，功能上不依赖于监控主机，确保了系统的稳定与安全。
4.1 甲变电站Vi-S2000的系统配置
甲变电站Vi-S2000的系统配置图
4.1.1
所内通信网用双绞线敷设而成总线形网，考虑变电站远期规模，能够很灵活地在网上增加各间隔层装置。
4.1.2
当任一部分装置有故障时只影响局部的可靠性。
4.1.3
所内二次电缆大大减少，使安装、维护工作量简化并节省投资。
4.2所内通信网
4.2.1 Vi-S2000系统采用总线形网，其主要优点有：
4.2.1.1 组态灵活、扩展性好、网上增加或减少接点非常方便，任一接点的投入或退出都不影响其它接点的正常通信；站增接点可以设在任意地点；特别重要的是，对继电保护动作等重要信息设有优先权，在最短的时间内及时响应。
4.2.1.2 可靠性高，总线形网不像星形网那样有一个中央控制接点而形成可靠性的瓶颈，也不像环形网那样，每一条信息都通过多个接点的转换，中间任一接点失效会中断通信。
4.2.2
网络的通信媒介
Vi-S2000系统可用光缆和电缆作为通信媒介，甲变电站采用了对称双绞线电缆，同光纤相比，电缆可任意支接而连成总线，且造价低，施工和维护方便，除110kV装置及公用部分安装在控制室内，35kV装置和6kV装置安装在各自的开关柜上，距离不是很远，完全满足双绞线在300m范围内正常通信的要求，况且，双绞线在网络中仅仅是无源电缆，较好地解决了抗干扰问题。因此，双绞线用作通信媒介比较适中，从投运至今运行情况基本稳定。
4.3保护装置功能及应用
本次改造选用的是西门子保护装置，具有故障分析功能：事件记录，故障记录，故障录波；监视功能：越限监视；诊断功能：上电诊断，不间断自检，测试功能运行状态监视；通讯功能：前面板RS232用于当地维护，后面板接口用于远方通讯（规约可选）。
4.3.1 6kV出线保护测控装置
母线分段保护测控装置1台（带备自投），选用SIEMENS
7SJ632。线路保护测控装置22台，电动机保护测控装置3台，电容器保护测控装置4台，配电变压器保护测控装置4台,均选用SIEMENS
7SJ622装置。其保护、控制及通讯功能包括：多段相过流保护，接地故障保护；就地或远方操作断路器，断路器故障监视，可编程方案逻辑；测量电流，电压，有功/无功，功率因数，电度。
电压互感器保护测控装置2台，选用MRU3装置，实现低电压/过电压保护，零序过电压保护，低频/过频保护；可编程方案逻辑，多组整定值；测量线电压/相电压，零序电压，正序/负序电压。
4.3.2 110kV线路保护测控屏: 2面（南炼线、丙炼线）
每面保护测控屏控制一条线路，保护测控分开，保护选用SIEMENS
7SA610装置，测控用6MD63装置。每条线路保护由主保护和后备保护组成，主保护：距离保护，三段相间和接地距离保护，三相一次重合闸；
后备保护：过电流、电流速断保护，零序过流保护；控制：可就地或远方操作断路器及刀闸开关，重合闸，断路器故障监视，编程方案逻辑；测量：电流，电压，有功/无功，功率因数，电度。
4.3.3
主变压器保护测控屏:
2面
每面保护屏由主变差动保护装置一台（选用7UT613）、主变后备保护装置高中低侧各一台及测量装置等来完成（110kV选用7SJ632、35kV和6kV选用7SJ622）。主保护：三圈差动保护
，差动速断，二次谐波制动的比率差动保护，有防止励磁涌流引起误动的功能，CT断线判别、报警，差流越限报警，由于各侧电流互感器的变比可能不同，有平衡差动保护各侧电流的措施，跳主变三侧开关；后备保护：三段三时限的复合电压闭锁过流保护，过负荷发信号、启动主变风冷，三段三时限的零序电压电流保护，PT断线报警，CT单独接进后备保护装置；非电量保护：变压器本体内部的瓦斯、温度、压力释放、油位异常以及冷却系统故障等，均设有信号和保护功能，其主要功能和技术要求为变压器重瓦斯可带时限动作于跳闸出口，但也应能切换到信号，变压器轻瓦斯可只动作于信号，变压器的温度测量装置提供无源接点给非电量保护，当温度过高时应发出信号或跳闸，变压器冷却系统故障应发出信号或跳闸，变压器的油位测量装置提供无源接点给非电量保护，当油位异常时应发出信号或跳闸；控制：可就地或远方操作断路器及刀闸开关，断路器故障监视，有载调压，分接头位置，可编程方案逻辑；测量：电压、电流、有功、无功、功率因数、温度（每台变压器两个点，Pt100）、有载调压档位、开关位置显示。
4.3.4 110kV分段保护测控装置: 1套(选用7SJ632装置,安装于线路保护屏上)
4.3.5 35kV保护测控装置:
母线分段保护测控装置1台，线路保护测控装置6台。均选用7SJ622装置.
4.3.6
当地监控网络主站，主要功能为：
a.收集各保护测控层装置上送的网络信息。
b.将网络信息转换成与后台机约定协议所要求的格式。
c.与后台机配合完成“四遥”功能。
d.驱动事故音响和预告音响。
实施中，在发出事故音响预告音响时，驱动语言报警系统，利用清晰明了的话语，告诉值班员当时发生的事件。
4.3.7
远动网络主站主要功能为：
a.收集保护测控层装置上送的网络信息；
b.将网络信息转换成标准远动规约所要求的格式，并传输到远方监控站；
c.接受远方监控站的命令，完成“四遥”功能；
d.驱动事故音响和预告音响。
4.3.8
工程师站主要用于保护定值的调整和修改，并对专用录波网送来的事故信息进行图形、波形、数据分析。
4.3.9
当地监控站以清晰的画面和准确及时的数据、文字提示，告诉值班员设备的运行情况，同时，值班员通过键盘或鼠标完成各项操作，是整个变电站的枢纽和核心。
4.3.10实时数据的采集与处理
4.3.10.1采集信号的类型分为模拟量和状态量。
模拟量:
电流、电压、有功功率、无功功率、频率、功率因数和温度量。
状态量:
断路器、隔离开关以及接地开关的位置信号、继电保护装置和安全自动装置动作及报警信号、运行监视信号、变压器有载调压分接头位置等。
4.3.10.2采集信号的处理
a.模拟量的采集处理
定时采集:按扫描周期定时采集数据并进行相应转换、滤波、精度检验及数据库更新等。
越限报警:按设置的越限值对模拟量进行死区判别和越限报警，其报警信息应包括报警条文、参数值及报警时间等内容。
追忆记录:
对要求追忆的模拟量，能追忆记录事故前1分钟至事故后5分钟的采集数据。
智能接口设备信号接入:
如交直流系统、消弧设备、选线设备、故障录波，采用变送器或RS232/RS422/RS485收集各类信息。
b.状态量的采集处理
定时采集:
按快速扫描方式周期采集输入量、并进行状态检查及数据库更新等。
设备异常报警:
当被监测的设备状态发生变化时，应出现设备变位指示或异常报警，其报警信息应包括报警条文、事件性质及报警时间。
事件顺序记录:
对断路器位置信号、继电保护动作信号等需要快速反应的开关量应按其变位发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。
甲变电站110kV变电站共设置“三遥”量1648点，其中遥信723点，遥测878点(其中电能量182点)，遥控47点，基本上准确而真实地反映了设备实际运行情况。
5、结论
Vi-S2000综合自动化系统自投运以来，运行情况良好，各类技术数据基本满足要求。Vi-S2000系统在甲变电站的成功应用，对提高变电站安全、稳定、可靠、管理的运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益等都具有十分重要的意义，通过甲变电站综合自动化系统在实施中所积累的设计、安装、调试、运行维护等多方面的经验，为我厂其它110kV变电站以后改造工作的开展，打下了良好的基础。
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