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    市政设施·曹妃甸港110kV变电站自动化系统

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    典型案例
    2018/11/30
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    【摘要】:
    唐山曹妃甸港区煤码头三期工程项目,建设2个10万吨级、2个7万吨级和1个5万吨级专业化煤炭装船泊位,占地1837亩,总建筑面积5.6万平方米,南北向布置8条堆场和9条作业线,推存容量374.5万吨。

    1. 项目概况

    唐山曹妃甸港区煤码头三期工程项目,建设2个10万吨级、2个7万吨级和1个5万吨级专业化煤炭装船泊位,占地1837亩,总建筑面积5.6万平方米,南北向布置8条堆场和9条作业线,推存容量374.5万吨。

    本项目新建110kV变电站1座,110kV进线采用双回路进线,电源引自港外市电。本工程配电电压为10kV及0.4kV。主要用电设备装船机、堆料机、取料机、堆取料机、翻车机、皮带机采用10kV供电;洒水除尘系统、污水处理、堆场及皮带机沿线照明、维修及辅建区建筑物等采用0.4kV供电。

    曹妃甸港110kV变电站自动化系统是钛能科技股份有限公司集多年电力系统自动化产品的研发与工程经验,根据用户需求,结合变电站自动化技术发展方向,采用最新的计算机技术、嵌入式微处理器技术、DSP数字信号处理技术、以太网技术,为曹妃甸港110kV变电站项目提供了高度集成、结构紧凑、功能强劲并充分优化的变电站自动化系统,该系统具备测量、控制、监视、保护、录波、通信、报表、电压无功自动补偿、五防、故障分析等功能,系统具有很强的扩展性和兼容性,集成了视频监控、消防接口联动,并可以采用多种国际标准、行业标准的规约与调度自动化系统进行通信,实现远方的测量、监视和控制。

    2. 系统结构

    依据曹妃甸港110kV变电站变配电设备分布情况,充分理解客户的需求,减少系统建设运维的成本,采用分层、分布、开放式网络结构,主要包括:站控管理层、网络通讯层、现场设备层。

    图1 曹妃甸110kV变电站自动化系统结构图

    2.1 站控管理层

    站控管理层监控主机提供站内运行的人机联系界面,实现管理控制间隔层设备等功能,形成全站监控、管理中心,并可与调度中心和集控站通信。站控层设备采用基于IEC60870-5-103协议的以太网方式组网,传输速率不小于100Mbps,具有良好的开放性,满足与电力专用网络、企业管理系统连接及容量扩充的要求。站控层设备包括监控主机、五防主机、远动通讯装置、GPS对时系统以及其它智能装置。

    在调度数据网和二次系统网络安全防护方面,配置2套调度数据网接入设备(含交换机、路由器)、1套二次系统网络安全防护设施(包括专用的安全隔离防护装置),并配置相应的IP认证加密装置。

    为了统一系统时间,配置1台带避雷装置的GPS 同步时钟,以用户设置的周期向监控服务器及各节点机发送时钟信息,以校正监控、各微机继电保护装置、故障录波装置及其他智能装置时钟。

    对重点区域进行全方位的安防视频监视,对变电站现场进行实时的视频监控、现场的安防监控、消防系统的接口联动,图像可以按照多种方式进行数字录像,保存在服务器上供调用。

    2.2 网络通信层

    网络通信层具备合理网络架构和信息处理机制,保证在正常运行状态及事故状态下均不会出现因为网络负荷过重而导致系统死机或严重影响系统运行速度的情况。

    2.3 现场设备层

    现场设备层以一次设备为对象,采用单元式配置,实现对相应的电气间隔的测量、监视、控制、保护及其他一些辅助功能。各装置独立性强,维护简单方便,配置灵活,具有高可靠性、高扩展性。该项目现场设备层包括保护测控、安全自动装置、电能质量治理控制、多功能电度表、低压多功能网络仪表、故障录波、低频低压减载装置及视频安防等设备。

    l 保护测控安全自动装置:对110kV 进线、110kV主变压器,10kV线路、电容器、分段、接地变等配置微机继电保护(测控)装置,实时监控高压供电系统的运行状况,通过告警信号或直接切除严重故障点,做到对故障快速的反应,避免事故发生和已发生的事故范围扩大。具体配置详见表1。

    序号

    设备名称

    安装位置

    主要功能

    1

    110kV线路保护及线路测控

    组屏安装于控制室

    线路保护:光纤电流差动保护、距离保护、零序方向过流、加速段保护、重合闸等。

    线路测控: 测量U/I/P/Q/cos等电气量;开关刀闸位置信号、保护故障报警信号;开关刀闸遥合、遥分。

    2

    主变保护

    组屏安装于控制室

    差动保护:比率差动、差动速断、谐波制动等;

    高后备保护:复压方向过流、零压方向零流、间隙零流、零压等;

    低后备保护:复压方向过流、零压方向零流等;

    非电量保护:轻重瓦斯、本体有载压力释放、温度高等。

    3

    主变测控

    组屏安装于控制室

    遥测:U/I/P/Q/cos等电气量、变压器油温、有载开关档位;

    遥信:开关刀闸位置信号、保护故障报警信号、非电量信号;

    遥控:实现开关刀闸遥合、遥分;

    遥调:实现有载开关档位的升降停。

    4

    公用测控、110kV母线、110kV线路测控

    组屏安装于控制室

    模拟路18路,直流量6路,开关量210路

    5

    10kV母线测控

    组屏安装于控制室

    实现10kV母线电压监视、越限报警及刀闸开关量监测

    6

    10kV保护测控

    分散安装于开关柜上

    10kV线路、电容器、站用变保护测控:保测一体化、带操作回路;

    10kV分段备自投:实现进线及分段的互投、自投功能,过流闭锁备自投,TV断线检测;

    PT并列装置:实现10kV母线PT二次电压的并列。

    表1 保护测控、安全自动装置配置

    l 电能质量综合控制装置:组屏安装于控制室。监视用电设备电能质量指标,及时补偿无功和滤除谐波,抑制电压跌落和三相不平衡。

    l 低频低压减载装置:能够同时测量两段母线电压,配置低频8轮、低压8轮,可直接切除24回负荷线路,低频减载和低压减载的每一轮都可以自定义出口,能够选切不同的线路。当系统中有功功率缺额引起频率、电压下降时,根据频率、电压下降的程度,自动断开一部分用户,阻止频率、电压进一步下降。

    l 故障录波装置:组屏安装于控制室。当电力系统正常运行时,它进行正常运行(动态)录波,同时可进行各种运行参数和电气量的实时监测和分析;当电力系统发生故障或运行参数超过设定值时,自动起动录波器进行故障暂态录波。

    l 多功能电度表、低压多功能网络仪表:配置多功能电度表、低压多功能网络仪表若干台,主要采集各用电回路电压、电流、功率因数、有功电度、无功电度等数据,实现用电数据的实时监测、数据存储、数据挖掘功能,为用户用电管理提供数据支撑。

    l 视频安防设备:主要包括彩色摄像机、烟感报警器、红外防盗报警器、户外照明灯及当地监控主机等,对变电站现场进行实时的视频监控、现场的安防监控、消防系统的接口联动,重点监视区域包括:开关室、控制室、电缆室、变压器、变电站围墙及周边,能对预设的监视对象进行快速定位、拍摄,对选定对象进行多角度、多视距平滑扫描,同时能将图像进行压缩处理。变电站的进出采用联网门禁系统,要想进出变电站,必须具有相应的身份权限。

    3.  系统功能

    3.1 人机交互

    系统提供简单、易用、良好的用户使用界面,显示全站电气主接线图、分系统潮流及运行状态图、按单元划分的单元接线图、负荷曲线、操作说明等多种厂站图表,显示变配电系统设备状态及相应实时运行参数,画面定时轮巡切换,画面实时动态刷新,模拟量显示,开关量显示,连续记录显示等。

    图2 曹妃甸港110kV变电站主接线图

    3.2 事件管理

    当系统任何节点出现故障或异常,在处理系统实时或历史数据过程中发现异常、故障时,系统自动给出各种报警提示,包含音响报警、报警简报窗口显示、报警总表显示。

    3.3 报表生成与编辑

    生成电力系统的历史数据及实时数据报表,并可以嵌入曲线及各种图形等。用户可以使用报表生成工具方便地生成各种表格,定义各种表格方式,方便运行人员调阅报表,支持以Excel电子表格导出。

    3.4 模拟量限值监视

    模拟量主要有:母线电压、频率、主变及输电线路电流、有功及无功功率、母线功率因素等。可以设置上限、下限、上上限、下下限,系统根据当前测量值的大小来判断是否越限。同时还设置报警死区,以避免测量值在限值附近振荡而出现反复报警。越限作为系统事件记录入事件库,以备查询并可以生成各种各样的统计报表。

    3.5 控制调节

    远方控制输出主要有:断路器、隔离开关、接地刀闸的遥控,变压器有载开关档位的调节,保护软压板的投退,信号复归等。操作员可对需要控制的电气设备进行控制操作,为防止误操作,在任何控制方式下都需采用分步操作,即选择、返校、执行,并在站级层设置操作员、监护员口令,以确保操作的安全性和正确性。

    3.6 视频监控、消防接口联动

    对变电站进行实时的视频监控、现场的安防监控、消防系统的接口联动,重点监视区域包括:开关柜室、控制室、继保室、通信机房、电缆室、变压器室、变电所围墙及周边,对选定对象进行多角度、多视距平滑扫描,同时能将图像进行压缩处理。变电站的进出采用联网门禁系统,要想进出变电站,必须具有相应的身份权限。

    3.7 同期操作

    对于能够按照电压相等、频率相同、相角相同的并网条件自动跟踪两侧的相关量待符合同期条件时完成同期操作。

    3.8 防误操作

    除了防止误分、合断路器,防止带负荷分、合隔离开关,防止带电挂(合)接地线(接地开关),防止带地线送电、防止误入带电间隔之外,还要防止误触、误碰、误整定、误接线、误投退等,必须从全站系统层面予以考虑解决。系统能根据采集的各种信息,按规程要求定义遥控操作的防误逻辑,并在操作时作实时防误判断。

    3.9 用户权限管理

    针对不同级别的用户,设置不同的权限,防止因人为误操作给生产带来的损失,实现供配电系统的安全可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作,方便用户对账号和权限的修改。

    4.客户价值

    1)在货运港口场所设置变电站电力自动化系统,能够实时显示站内各个配电回路的运行状态,对异常情况能够迅速报警,发出语音提示,另外,还能够生成报表、曲线等统计信息,便于有关人员分析站内各部分的用电状况。

    2)系统可靠性高、技术先进、扩展性强、升级方便,具有四遥功能,实现变电站综合自动化的全部保护、监控及远方通讯控制功能,达到无人值班站所规范要求,并且易于变电站规模的扩展及功能的扩充。

    3)对用电设备电能质量指标实行监视,及时补偿无功和滤除谐波,抑制电压跌落和三相不平衡,帮助用户解决运行过程中出现的电能质量问题。

    4)对重点区域进行全方位的视频安防监视预警,使值班人员和相关领导能及时准确地了解无人值班变电站的现场情况,保障变电站空间范围内的建筑、设备的安全,大大减少了无人值班变电站的日常巡检。

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