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淺談微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)在化工企業(yè)變電站中應(yīng)用

更新時間:2022-10-31  |  點擊率:501
摘要:大型化工企業(yè)供配電具有集約型特點,化工企業(yè)內(nèi)35kV變電站和10kV變電所數(shù)量大、分布廣,對于老的大多大型及中型化工企業(yè)而言,其變電站或變電所內(nèi)高壓電氣設(shè)備為舊式繼電保護(hù)裝置,可靠性差,隨著化工企業(yè)的快速發(fā)展,用電負(fù)荷快速增長,整體電網(wǎng)技術(shù)水平已很難滿足目前的供電要求。因此,結(jié)合化工企業(yè)實際供配電設(shè)施設(shè)備及用電需求,將新一代微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到化工企業(yè)供配電改造中。
關(guān)鍵詞:化工企業(yè);供配電改造;變電站;微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)
0引言

變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)在實際應(yīng)用中能夠?qū)⑺觅Y源及信息相互結(jié)合,實現(xiàn)共享模式,其系統(tǒng)操作簡單,減少了使用過程中的維修次數(shù)。相比傳統(tǒng)的供電設(shè)備其供電穩(wěn)定性及實用性優(yōu)勢明顯化,因此在開展實施化工企業(yè)供配電改造中應(yīng)用該自動化系統(tǒng),使化工企業(yè)的發(fā)展更具效益性。

1變電站微機(jī)綜合自動系統(tǒng)在化工企業(yè)供配電改造現(xiàn)狀分析

結(jié)合目前取得過的化工企業(yè)供電系統(tǒng)及裝置設(shè)備來看,大多大型及中型化工企業(yè)主要是將電磁型繼電保護(hù)裝置應(yīng)用到35kV或10kV的變電站中來。實際運行操作中因為種種原因?qū)е虏糠肿冸娬驹诟脑旎蛐枰獢U(kuò)充的情況下不能很好地實現(xiàn)控制、室內(nèi)增添新型設(shè)備,如控制盤、繼電保護(hù)器的安裝等。尤其是在供電運行中因為取得過的電磁型常規(guī)繼電所涉及的保護(hù)元件出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、老化等現(xiàn)象而導(dǎo)致供電障礙。有些老舊零部件已經(jīng)很難保證正常供電的需求,從而使整個化工企業(yè)的供電使用安全性能及穩(wěn)定性能受到了威脅,造成后期工作的延誤。在化工企業(yè)供電運行中,因為10kV的變電設(shè)備配備的是少油開關(guān),在實際運行中時間較長,這就導(dǎo)致部分配件及線路老化,從而達(dá)不到后期供電需求及供電改造的要求。因此結(jié)合現(xiàn)代化供電需求及化供電設(shè)備將變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到化工企業(yè)供配電改造中來,實現(xiàn)化工企業(yè)供電使用的穩(wěn)定性及安全性。

2化工企業(yè)的供配電改造對策

隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)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(yè)都想朝著少油、防污、節(jié)能及自動化的方向發(fā)展前行。這就需要相關(guān)管理部門結(jié)合化工企業(yè)實際的供電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及變電站配電特點出發(fā),從省資源、效率快、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、能夠滿足自動化等方向出發(fā),實施合理且針對性較強(qiáng)的化工企業(yè)供電改造。

對于10kV的變電站在正常運行過程中,電動機(jī)在運作過程中主要是以饋線回路作為供電線路。在運作過程中可采用輪流制工作的措施對其進(jìn)行日常維護(hù),維護(hù)期間制定相關(guān)有針對性的措施對保護(hù)進(jìn)行改造,也就是將取得過的老舊電磁式繼電保護(hù)裝備改造為微機(jī)自動化式保護(hù)裝備?;て髽I(yè)停止用電進(jìn)入休息階段時,相關(guān)工作人員需對重要饋電路線及備自投、進(jìn)線裝置開展實施科學(xué)的有針對性的微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)的更新。

大中型化工企業(yè)除了使用10kV的變電站以外,還有35kV的變電站供電系統(tǒng)。相比10kV而言,35kV的變電站在初步設(shè)計制造期間就相對更科學(xué)合理,并且在運作期間屬于負(fù)荷中心,這就為現(xiàn)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,只需要對高壓設(shè)備進(jìn)行有目的局部改造就可以,剩下的可在二次保護(hù)系統(tǒng)實施維護(hù)期間采用分批分期的方法實現(xiàn)微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)的改造。由于35kV在整個化工企業(yè)供電的作用及使用范圍較廣,因此想要實現(xiàn)35kV變電站的自動化改造,可在3年之內(nèi)完成所有供電改造。

大中型化工企業(yè)在建設(shè)投入性的變電站時,可結(jié)合供電需求及現(xiàn)期使用原則將少油、防污、節(jié)能及自動化的設(shè)備一步到位地應(yīng)用到本企業(yè)中來。直接朝著省資源、效率快、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理、滿足自動化的方向出發(fā),使供電性能安全、穩(wěn)定,電網(wǎng)監(jiān)管系統(tǒng)完善,將真正的變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到化工企業(yè)供電改造中來。

3變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

化工廠供電設(shè)備在具體使用時基本采用的都是集中式組屏和分散式組屏兩種,集中式大的特點在于及保護(hù)集中組屏,一般安裝在主控室內(nèi)。安裝期間主要涵蓋的設(shè)備有遙信插箱、遙控、遙測、相應(yīng)的保護(hù)裝置等,該組屏對應(yīng)若干線路及設(shè)備,各大電氣在實施控制直流回路、測量交流回路時都需要用電纜將其送至主控室內(nèi)。結(jié)合化工企業(yè)實際用電及生產(chǎn)情況,饋線一般使用數(shù)量在70條以下20條以上時,為了更好地適應(yīng)化工企業(yè)供配電改造的應(yīng)用與發(fā)展,主要將分層分散式布置應(yīng)用到實際中來,其具體分布機(jī)構(gòu)與功能使用設(shè)計原則如下。

3.1系統(tǒng)層次使用功能及結(jié)構(gòu)

廠站級別的設(shè)置在具體應(yīng)用中主要以集中式組屏為主。而設(shè)備具有間隔時,主要是以分散式布置為主,為了減少二次電纜的使用,又將保護(hù)系統(tǒng)分開應(yīng)用到各個開關(guān)柜中,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大的優(yōu)點在于層次分明。其中分布主要是指:將設(shè)備組織按照間隔單元層的系統(tǒng)形式進(jìn)行分布,通過不同站內(nèi)通信互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)變電站的通信使用,結(jié)合功能分配的作用將對稱分布式設(shè)計原則應(yīng)用到其中。分層則是指單獨成立并有可控性的通信分層、變電站分層及間隔單元分層。

3.2通信層與變電站層之間的聯(lián)系

為了使整個運作系統(tǒng)具有安全可靠性的同時還能很好地實現(xiàn)功能,在設(shè)計建設(shè)時應(yīng)將雙后臺雙機(jī)方式應(yīng)用到現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線控制實施與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中來。對于饋線回路數(shù)達(dá)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(wǎng)雙機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)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(wǎng)雙機(jī)結(jié)構(gòu)采用到其中。我國在采用人工計算機(jī)操作時,主要是將Windows系統(tǒng)應(yīng)用到實際操作中來,該系統(tǒng)操作簡單、內(nèi)容豐富,在系統(tǒng)投入使用中出現(xiàn)特殊情況時都可與系統(tǒng)協(xié)商,實現(xiàn)特殊處理化。在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的使用上一般都采用TCP或IP通信協(xié)議,使化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)地結(jié)合在一起。結(jié)合化工企業(yè)實際用電的特點得出,在進(jìn)行通信層與變電站層連接設(shè)計時可將雙機(jī)雙網(wǎng)雙后臺系統(tǒng)機(jī)構(gòu)與雙機(jī)單網(wǎng)雙后臺系統(tǒng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用到實際操作中,具體系統(tǒng)機(jī)構(gòu)分布圖如圖1、圖2所示。

3.3配置間隔及單元層結(jié)構(gòu)

變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)中,配置間隔及單元層的保護(hù)檢測單元主要有兩個類型的實施方案:一是間隔層保護(hù)測控單元分開配置;二是間隔級保護(hù)單元合一配置?;て髽I(yè)所使用的變電站設(shè)備在作為對外貿(mào)易階段依據(jù)時只有進(jìn)線的供電才有效,與饋線回路有關(guān)的線路只能作為本企業(yè)核算依據(jù)。在本企業(yè)與其他企業(yè)聯(lián)合用電或是本企業(yè)收入效益良好的情況下才能采用配置間隔及分配置的結(jié)構(gòu);如果大型化工企業(yè)所用配電站線路較多,便可將配置間隔及合一配置的結(jié)構(gòu)應(yīng)用到貢獻(xiàn)裝置中來。現(xiàn)期所使用的保護(hù)裝置,內(nèi)部的及控制功能主要是由CPU1及CPU2兩個的模件負(fù)責(zé)完成。在實施通信接口聯(lián)系時主要是通過RS485通信接口來完成。配置間隔及合一配置的結(jié)構(gòu)在實際運作中,既有性還確保了安全性及實用性,同時也為化工企業(yè)節(jié)省了用電資金的投入。

圖1雙機(jī)雙網(wǎng)雙后臺系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖
圖2雙機(jī)單網(wǎng)雙后臺系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖
3.4自動化系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的改進(jìn)及應(yīng)用

化工企業(yè)在進(jìn)行供配電改造時,為了將變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)的作用有效發(fā)揮出來,與實際用電需求相結(jié)合,對技術(shù)指標(biāo)及功能實用性進(jìn)行完善使其更具性。其主要要求有以下幾點:

使用功能上的要求及改進(jìn):在進(jìn)行數(shù)據(jù)實際采集、遙控、遙測等操作時。按照變配電的實際需求來設(shè)定。以及數(shù)據(jù)的處理及統(tǒng)計、處理及限制、數(shù)據(jù)在運行期間的統(tǒng)計與計算等。

操作控制的改進(jìn)及應(yīng)用,開關(guān)與斷路器間的分合、變壓器分接頭在實際操作期間的特殊操作及調(diào)節(jié)。

運行記錄的改進(jìn),主要在于設(shè)備線路的各種操作、運行、某種事件的發(fā)生等,將分欄記錄運用到其中。

歷史數(shù)據(jù)及報表的改進(jìn),經(jīng)過改造后的變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng),報表按照要求自動生成所需數(shù)據(jù),并且對收集到的數(shù)據(jù)有自動保存及顯示的作用。同時對與信息的保護(hù)、各種運作、波形、時間等按企業(yè)相關(guān)要求進(jìn)行記載,能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行追憶,可再現(xiàn)事故的畫面。

經(jīng)過改造后具有很好的人機(jī)界面,主要是對電氣的主接線圖、參數(shù)、曲線等相關(guān)要求進(jìn)行在線設(shè)定,并具有豐富的設(shè)定資源及友好的人機(jī)操作性能。

在技術(shù)操作及使用指導(dǎo)上,所需SOE分辨率及系統(tǒng)時鐘精度按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。如遙控命令傳送時間、事故推移畫面時間、畫面在調(diào)用期間的響應(yīng)時間等,快速準(zhǔn)確。

4安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)
4.1方案綜述

Acrel-1000變電站綜合自動化系統(tǒng)在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設(shè)備組成,并用分層、開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)連接。站控層設(shè)備包括主機(jī),提供站內(nèi)運行的人機(jī)聯(lián)系界面,實現(xiàn)管理控制間隔層設(shè)備等功能,形成全站,并與遠(yuǎn)方、調(diào)度通信;間隔層由若干個二次子系統(tǒng)組成,在站控層及站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,仍能完成間隔層設(shè)備的就地功能。

針對工程具體情況,設(shè)計方案具有高可靠性,易于擴(kuò)充和友好的人機(jī)界面,性能價格比*,系統(tǒng)由站控層和間隔層兩部分組成,采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),站控層網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)。站控層網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)雙機(jī)熱備配置。

4.2應(yīng)用場所:
適用于公共建筑、工業(yè)建筑、居住建筑等各行業(yè)35kV以下電壓等級的用戶端配、用電系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制管理。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4系統(tǒng)功能
4.4.1實時監(jiān)測

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

4.4.2處理

系統(tǒng)具有事故功能。事故包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號;預(yù)告包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量或溫度量越限等。

1)事故。事故狀態(tài)方式時,事故立即發(fā)出音響(音量任意調(diào)節(jié)),操作員工作站的顯示畫面上用顏色改變并閃爍表示該設(shè)備變位,同時彈窗顯示紅色條文,分為實時和歷史,歷史條文具備選擇查詢并打印的功能。
事故通過手動,每次確認(rèn)一次。一旦確認(rèn),聲音、閃光即停止。
次事故發(fā)生階段,允許下一個信號進(jìn)入,即次不覆蓋上一次的內(nèi)容。處理具備在主計算機(jī)上予以定義或退出的功能。
2)對每一測量值(包括計算量值),由用戶序列設(shè)置四種規(guī)定的運行限值(物理下限、告警下限、告警上限、物理上限),分別定義作為預(yù)告和事故。
3)開關(guān)事故跳閘到次數(shù)或開關(guān)拉閘到次數(shù),推出信息,提示用戶檢修。
4)方式。
方式具有多種表現(xiàn)形式,包括彈窗、畫面閃爍、聲光器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式,用戶根據(jù)自己的需要添加或修改信息。

4.4.3調(diào)節(jié)與控制
操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作。系統(tǒng)具有操作監(jiān)護(hù)功能,允許監(jiān)護(hù)人員在操作員工作站上實施監(jiān)護(hù),避免誤操作。
操作控制分為四級:
第一級控制,設(shè)備就地檢修控制。具有優(yōu)先級的控制權(quán)。當(dāng)操作人員將就地設(shè)備的遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)放在就地位置時,將閉鎖所有其他控制功能,只進(jìn)行現(xiàn)場操作。
第二級控制,間隔層后備控制。其與第三級控制的切換在間隔層完成。
第三級控制,站控層控制。該級控制在操作員工作站上完成,具有遠(yuǎn)方/站控層的切換。
第四級控制,遠(yuǎn)方控制,優(yōu)先級。

原則上間隔層控制和設(shè)備就地控制作為后備操作或檢修操作手段。為防止誤操作,在任何控制方式下都需采用分步操作,即選擇、返校、執(zhí)行,并在站級層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)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,保證只有在上一次操作步驟完成后,才進(jìn)行下一步操作。同一時間只允許一種控制方式。

納入控制的設(shè)備有:35kV及以下斷路器;35kV及以下隔離開關(guān)及帶電動機(jī)構(gòu)的接地開關(guān);站用電380V斷路器;主變壓器分接頭;繼電保護(hù)裝置的遠(yuǎn)方復(fù)歸及遠(yuǎn)方投退連接片。
3)定時控制。操作員對需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行定時控制操作,設(shè)定啟動和關(guān)閉時間,完成定時控制。
4)系統(tǒng)的控制輸出。控制輸出的接點為無源接點,接點的容量對直流為110V(220V)、5A,對交流為220V、5A。
4.4.4用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組(如管理員、維護(hù)員、值班員組等),在每個權(quán)限組里添加用戶名和密碼,為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

5系統(tǒng)硬件配置
6結(jié)語

在進(jìn)行化工企業(yè)供配電改造中將變電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用到其中,憑借自身優(yōu)勢使化工企業(yè)供電系統(tǒng)得到安全穩(wěn)定的發(fā)展,減少了維護(hù)的次數(shù),而且提高了供電的可靠性。因此與現(xiàn)期供電現(xiàn)狀相結(jié)合,對其進(jìn)行有針對性的改造,提高化工企業(yè)用電質(zhì)量及生產(chǎn)質(zhì)量,更好地貢獻(xiàn)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。



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