【摘要】：随着现代化进程的不断加快，国内资源市场在其生产的过程需要大量的动力系统为其生产提供源源不断的动力输送，其中电力系统在国内的使用较为广泛。对于工业生产与社会生产生活的正常运作，所需要的电力值有所差异，从而产生了不同规格的变电器和较大型的电力变电站。基于此，本文主要就新型变电站综合自动化改造的有效策略进行了系统且全面的阐述，从基础的概念以及存在的风险评估与管控等相关内容出发，以实际改造实例进行进一步的说明，希望通过本文能有效的促进电力系统自动化改革，提高国内产业生产的经济效益。
【关键词】：新型变电站；综合自动化改造；有效策略
为进行电力系统安全稳定运转的维护工作，需要变电站根据实际使用年限以及设备数据参数进行一定的改造和维护。根据相关统计数据显示，在“十三五”引导方针的指导下，某市供电局对该范围内约起150项110KV的变电站进行了综合自动化的改造和维修。预计在未来的一年之内，将会有400套的变电中转站实施综合自动化设备的改造项目。在国家电网所建立的时代背景之下，为进一步创建“两精两优，国际一流”的新局面，在原有的供电基础上从供电安全性能、配网停电、人力资源紧张以及设备损耗等多方面进行技术改造。若继续采用原有的改造方法和技术，将会耗费大量的人力物力，且无法在短期内完成整体项目的竣工。因此，需要寻找出一种新型的改造策略进行科学化的电力设备改造。本文在此基础上，就原屏改造这一新型的变电综合自动化改造策略进行了全面的阐述。通过对配线以及把座利旧等相关技术方法，有效的实现设备的改造，从而控制项目成本，提升设备改造后的使用率。
1.新型变电站综合自动化系统的相关介绍
根据调查可知，全球范围内对于变电站综合自动化系统的研究工作最早是在国外开展下来。使用微型运动装置来实现初始自动化系统的运行，同时还将其监控系统功能进行了一定的扩充。随后，日本在90年代，在原有变电站系统体系上加强了计算机监控系统的科研力度，并将它作为变电站综合系统的运行基础。上世纪80年代中期，国内开始了第一台拥有综合自动化系统的变电站的研究。在国际的电力发展基础上，清华大学电机工程系成功研发出具有自动化系统的变电站，并成功投入到实际的生产中。随着国家经济的不断发展，大规模集成电路的优化和电子通讯技术的快速发展，国内在变电站综合自动化系统的研究领域取得了巨大的进步和优异的成绩。现主要生产的相关产品有：分散式系统、综合性系统等等相关自动化变电系统。
2.新型变电站综合自动化技术的概述
2.1自动化系统的类型介绍
根据变电站综合自动化系统的发展路径和其自身结构特点，可以将该技术整理归纳为以下三种。
2.1.1增强型
第一类技术是在变电站综合自动化系统的基础上，进行相应的自动化设备的添加与删减，例如RTU、变送器、过电保护等相关设备。简单来说，就是在常规化的过电保护系统以及二次接线的基础上进行装置的增加，进一步实现“四遥”。增强型系统的特点在于，其系统的功能性质不是特别强且存在一定的重复硬件设备，在系统的整体性能上相应的指标参数低，系统的连接也较为复杂，因此其稳定性不够好。但由于该系统的运行成本较低，所以更加适合年代久远的变电站进行自动化的改造。
2.1.2分散式
分散式系统其实质上是一个过渡性的运行方案。该系统在内部结构组成上进行细分，可分为数据采集模块、主机设备模块、远程遥感执行模块、系统保护模块。各个单元功能能够进行系统化整合和运作，是依靠了相关网络通信手段进行有机的结合。该类系统的运用可以很大程度上替代了原有的保护屏、控制屏、中心信号屏以及相关测量仪器。由于该系统具有完善的功能体系和极强的在线功能，因此在人机界面的操作性能上较为广泛。但是，该系统仍旧存在一定的缺陷。比如，其结构内部的联结电缆数量较多，从而造成其系统的可靠性较低。在功能进行分散化处理时，该系统虽然达到了程度上的分散却没有从整体结构进行综合考虑，仅仅只是监控系统和防御系统两个独立系统之间的叠加。
2.1.3先进型系统
该系统的创造背景在于采用和借鉴国际性的自动化设计理念，从而将站台等级控制以及保护装置概念运用其中。该系统主要采用分层次的结构进行分布，将保护装置上按一次设备组织，形成单条线路控制单台电力变压器。从而使得每一个单独的保护装置能够涵盖保护、控制、通信、测量、记录等多项系统功能。分层式变电站综合自动化系统分布化，可分为以下三个有效的层次。如图1所示：
这一类系统在实现资源信息共享化的同时，对设备的安全性能进行了实时的监控和保护，有效的优化了变电站的电线二次回路，也解决了由于电缆的错综复杂的布置方式所造成的系统稳定性较差等问题。此外，由于保护装置的安放位置可以进行调整，安放在开关柜上或设备的侧面，进而大大的将控制室的面积进行了缩减，提高了整体系统的稳定性，使得该系统能够高效、延展的进行自动化运作。
3.新型变电站综合自动化改造策略
3.1进行原屏改造的含义以及技术特点
较为普遍的变电站综合自动化系统改造方法，通常是将相关的保护电子元件进行更换和修复，使用该方案时务必会造成局部区域性停电，期间需要投入大量的电力工程技术人员进行抢险修复，在其改造的成本上有所增加，因此该方法不具备科学性以及经济效益。不同于传统的改造方法，实施原屏改造变电站综合自动化系统设备措施时，它是建立在原有的电力设备正常运作以及外部电缆功能满足生产生活需要的基础之上运行。通过采用“把座利旧”以及“原屏配线”等相关技术，针对系统最为关键部件进行改造的一种新型技术型方案。
3.1.1“把座利旧”改造措施
该技术措施的实施是指通过将新的具有保护性质的装置直接安装在系统原来的开关柜把座上。在此技术上开关柜上的面板不需要进行对应的更换，也不需要将屏柜内部的电缆接线进行改动。该方法在使用的时候具有一定的客观条件限制，一般来说会将该方法广泛应用在其电量值为10KV的缆线、电容器以及变电站等相关系统改造中。其主要特点有：第一，系统内部的接线线缆数量较小，很大程度上缩短了改造的时间。第二，对于系统内部电子柜内端子排接线以及外部电缆质量的验收程序更为精简且方便，提高了检验的速度。第三，节省了外部开关柜的面板更换费用，提高了项目的整体经济效益。
3.1.2“原屏配线”改造措施
该技术措施是指在原有的电子屏柜基础上，直接进行保护装置或电子元件配线的更换和安装。在不影响整体系统外回路的情况下，进行该项措施也不再需要进行新屏面的安装。“原屏配线”主要应用于主变保护以及备自投的相关设备改造中，其主要特点有：第一，在不需要对外部电线回路进行改动的情况下，减少了施工检验的工程数量。第二，不需要进行新屏的设立，可有效改善系统主控制室的备用屏位不足的局面。第三，减少设备的改造时间。该措施的设计原理在于解决在变电站设备改造的过程中供电稳定性要求不断提升所产生的矛盾。有效改善电工专业技术人员的资源紧张局面，缩短项目改造整体时间的同时降低成本消耗。
3.2系统改造的风险评估与管控措施
3.2.1风险描述
系统的原本保护装置在旧的版本基础上和新型的标准化入网版本有所差别，存在一定的功能性差异。
3.2.2有效管理控制措施
旧的系统所使用的把座利旧版本与标准化版本存在一定的差别，其主要体现在以下两个方面。第一，软件方面。旧的版本在整个系统上没有高周解列、低压解列、闭锁简易母线的保护功能。因此，该软件的风险能够进行有效的管控。第二，硬件设施。该版本在远程控制备用电力输出以及备用控制开关的数量上较少，根据分析，其备用输出以及开关数量能够满足现场系统的正常性运作，因此该项风险也在可管理的范围之内。为进行更系统化的风险管理和控制，其维护运行的事业单位要严格按照技术规范来进行三方平台的测试。
3.3配线图纸资料缺失风险
3.3.1风险描述
实施原屏配线改造措施时，对于新安装装置的背板到端子排配线需要与旧的电路设计进行相应的匹配，从而存在现场图纸的缺失以及设计难度风险。
3.3.2有效管理控制措施
第一，对应线路的生产厂家要对其每次更改的有效版本进行图纸资料的整理和保存。当图纸资料损坏或者丢失的情况下，可由原来生产厂家根据保存的图纸资料进行回路设计，这样其设计质量存在的风险可在控制范围内。第二，相关电力设计院要对生产厂家所设计的图纸资料进行系统的审核和把关，以保证其质量的可靠性以及安全性。第三，在项目实施的过程中，要继续邀请具有一定资质的专业团队或专家进行现场的设计图纸审查工程，以进一步确保图纸的可实施性。
3.4配线搭接存在的风险
3.4.1风险描述
在该项目正常实施的过程中，采用该技术可能会出现由于现场技术人员在专业技术上的缺失所造成的配线与旧的设计回路在进行匹配时线路搭错。
3.4.2有效管理控制措施
从接线方面进行，根据相关技术统计，操作性能良好且较为熟练的接线电工在完成一个主面保护屏配线时，需要用时13个小时。在进行改造时，其时间相对来说较为充裕，因此现场可预留更多的时间进行配线操作。此外，还可以从生产厂家出发，派送技术娴熟、态度严谨的接线员进行配线，保证其配线质量风险在可控制范围内。第二，严格按照和参考相关技术质量规范，对工程的验收质量进行严控的把控。
4.变电站综合自动化系统运用原屏改造措施的实施步骤
将该措施的实际实施步骤进行归纳和总结，如下所述：第一，将设备进行系统化的梳理分析。对变电站自动化系统所使用的所有设备进行系统化的梳理，从其生产厂家、设备版本型号、运行数据参数等多方面进行综合评估，是否符合该措施的技术要求，若适用即可开展进一步的改造工作。若不符合，建议采用较为传统的改造技术。第二，实施方案的设计与制定。在进行设备改造之前，可根据实际情况制定改造技术性指导方案，其内容应当包含有使用设备的数量、类型以及具体的改造方法，此外还应该对实施过程中所造成的流程中断或送电中断相关情况作出预设。第三，对于风险的预判和管理控制，要根据实际的改造工程进行全面的风险评估，并制定相应的风险管理措施。第四，实施部署。根据制定的切实可行的措施方案进行变电站综合自动化设备的改造。例如配线的改造流程如图2所示。第五，针对改进项目施工过程中出现的问题进行相应的总结和分析，发展该措施的优势，将短处进行一系列的优化改进。
5实际案例分析
5.1变电站的详细概况
某市供电局进行该项目的综合自动化设备改造过程中使用原屏改造的方案，并将改造的结果与采用常规化改造的结果进行了一系列的对比。具体的工程概况如下：110KV的变电站处于城市的商业地段，其用电等级较高，且进行协调停电操作困难。该电站采用的是敞开式布置的方式，主变配置三台、线路变压器组接线。本次改造的涉及的范围有：3台主变、线路45回、电容器6台、站用变压器2台。
5.2实施方案的确立
经过科学的研讨确定该工程的实施方案为：高压室10KV的控制装置可以采用把座利旧的方式进行改造。对于主要控制室的保护装置则采用原配线方式进行相应的改造。其工程造价大约需要400万元，用于主要设备的购买和更换。
5.3改造效果分析
将运用该措施的工程效果进行科学化的统计和数据分析，与相同规模使用常规化改造方案的工程结果进行对比，进而得出一定的结论。
5.3.1改造单套设备所使用的时间对比
根据实验数据可得，采用原屏改造措施进行变电站综合自动化设备的改造，其高压馈线、电容器以及电站变压器的停电消耗时间约为4小时，其中主要结构改造所需要的时间为5天。从供电的稳定性出发进行考虑，将用电客户在进行改造期间停电时间降低了约4小时。由此可见，在使用该措施项目时能够有效的减少用电客户的停电时间，进一步降低由于改造所造成的经济损耗。
5.3.2全工程总耗时对比
采用常规化改造方式进行工程量相似的设备改造时，总的工程耗费时长约为200天，同样项目规模下采用原屏技术进行工程改造，所耗费的总的工程天数=约为50天，是前者的四分之一，从时间比例上缩短了约80％。显而易见，该项措施能够进一步优化变电站改造的时间结构，有效缓解了工程量与资源不匹配的困顿局面。
结束语
本文通过对于原屏技术，即一种较为新型的变电站综合自动化系统改造措施从各个方面进行详细的阐述，并结合实际案例作出了进一步的论证。由此可见，该技术的发明和创新能够在原有设备改造基础上，缩短工程时间、减少人员投入量、降低成本造价，从而有效的解决了改造时间与用电需求的冲突，推动了电力体系的现代化发展进程。
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作者简介：欧自敏，1991年04月，男，侗族，籍贯 ，贵州省从江县，本科学历，助理工程师，主要研究方向，电力系统及其自动化
论文作者:欧自敏1,李义2,杨登平3,王飞4
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：变电站论文; 系统论文; 措施论文; 自动化系统论文; 设备论文; 技术论文; 配线论文; 《电力设备》2019年第6期论文;