摘要：近年来，常规变电站二次系统的自动化改造问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对变电站电气二次系统相关内容做了概述，分析了常规变电站改造为智能化变电站遇到的问题，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就改造步骤及系统过渡方案展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：常规变电站；二次系统；自动化；改造
1变电站电气二次系统概述
变电站电气二次系统极具复杂性，其中涉及到变电站内各种电气设备的控制和调节工作，总的来说，变电站电气二次系统主要可以分为以下几个部分：
（1）继电保护和安全自动装置。继电保护和安全自动装置在电气二次系统中占據重要位置，主要的作用是为变电站的稳定运行提供有力支持，一旦在运行过程中出现任何问题都会在第一时间给出警报。
（2）控制回路。变电站二次控制回路主要的作用是控制管理变电站内各种设备，例如控制设备开关合闸等，在遇到突发故障的时候继电保护装置会发出跳闸信号，随即通过控制回路执行此命令。
（3）信号回路。信号回路的运行直接关系着变电站电气二次设备的运行，为一次设备工作状态的采集、网络的传递以及信号的输送等提供了支持，这样工作人员就可以以此为根据实施维护工作。
（4）调节回路。上文提到控制回路的作用是控制设备的开关合闸，调节回路的作用是用来调整设备的工作参数，使其符合实际运行需要。
2常规变电站改造为智能化变电站遇到的问题
2.1二次设备布置问题
20世纪90年代投运的常规变电站大多采用集中布置方式，在历次扩建和改造过程中已经基本没有或仅有极少的空余屏位。在此条件下，如果不新建保护小室，就只能在停电的短暂时间内拆除原有屏位、安装新屏位来实施改造，这种方案既不现实，也不利于安全运行。而且目前在主控楼入口处，电缆拥堵、敷设杂乱现象严重，新敷电缆的难度极大，抽出电缆也容易造成继电器误动。
因此，从减少停电时间、保证电力系统安全运行角度出发，地方局一般会建议新建保护小室，但是常规变电站大多没有地皮可供建设新小室，故本文提出1种改造的新思路，即220kV新建集中保护小室、500kV按串设置保护小室的方案，二次公用设备可分散布置在各小室中。按照某变电站的案例，500kV按串布置的保护小室共6个，每个房间为19.6×9（m），这种方案对应性强，再结合就地布置的智能操作箱，可以节省大量电缆，大大减轻原有电缆沟内新敷电缆的压力，也可节省工程投资，相得益彰。
由于500kV保护小室的面积较小，可按照国家电网公司“两型一化”要求，考虑采用复合轻质墙板。该墙板中的网架板均可统一生产、统一吊装；同时也是保温墙，可达到节能65%以上的节能技术标准；并且与建筑物同寿命，在建筑物生命周期内不需要对保温层进行维修，充分体现了节约、环保的要求。
2.2电缆沟清理整治问题
常规变电站自投产起一般都经历多次改造，而在历次改造中废弃电缆一般未予抽除，造成电缆在各保护小室入口及电缆沟的交叉或转弯处敷设混乱、拥堵严重；废弃电缆外护套在长期使用后呈老化现象，绝缘水平下降造成安全隐患，给变电站的运行维护造成较大困难。常规变电站智能化改造工程应综合考虑电缆沟的清理和整治问题。
在改造过程中，现建议为减少新沟的开挖、避免老电缆沟交叉和利于老电缆沟的问题整治，可采用小截面地上电缆槽盒代替电缆沟。电缆槽盒不需要开挖，又可结合现场实际情况简单而又全面的布置，使整个电缆槽盒的走向、数量以及隔板位置更合理；其造价为常规砖砌电缆沟的80%，且具有安装方便、利于地表排水、维护容易、节约成本、美观新颖等优点；除了垫层外，所有组件均可以现场预制，组装方便，且不受冬季和雨季的影响，可以有效地缩短施工工期。
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3改造步骤及系统过渡方案
3.1改造步骤
改造的次序可以部分借鉴常规变电站模拟屏改为监控系统方式的成功经验，这些常规变电站原则上对改造的对象设备需停电进行操作。
（1）新造保护小室以满足新的监控、保护等二次设备布置的需要；
（2）新的计算机监控系统、保护及公用设备，包括网络交换机、交直流电源系统、同步时钟屏、故障录波器屏等在主控楼以及各新建小室内1次安装就位；
（3）就地屏和端子箱安装就位；
（4）电缆及光缆敷设到位；
（5）500kV间隔的保护和监控设备按串进行改造，220kV间隔内保护和监控设备按间隔进行改造。
（6）待监控及保护设备改造完成后，可拆除模拟屏，并对电缆沟内的老电缆进行清理。
3.2二次系统过渡方案
在串内设备第1次轮停过程中，需完成第1台智能终端（因为第1台智能终端含1组合圈和1组跳圈，在投运后可完成对站内断路器设备的操作）、第1套保护的输入输出回路和监控系统的改接线，并进行系统联调，但是保护测控系统输入输出软硬压板均需要打开，不能对设备进行实质性的控制。此时单套配置的保护设备仍然需要运行，并与未改造的第2套保护设备进行配合，一次设备的操作仍需通过站内模拟屏。
待1个电压等级的串内设备全部改接好、母线等公用设备信息完全、智能化设备进行站内联调、一次设备进行带负荷试验后，新的第1套保护设备和监控系统可以投运，并完成全站的保护功能和测控功能。紧接着进行串内设备第2次轮停，在此过程中需完成第2台智能终端、第2套保护输入输出回路的改接线，并最终完成智能化改造。
（1）500kV/220kV母线地刀
在第1次轮停过程起始阶段，将母线地刀位置信号引接至新的智能终端；而且母线停电时，相关的各联络电器，即各串的母线隔离开关也将停电，可同时将各隔离开关的位置信号引至新的智能终端。在上述过程中原模拟屏中的位置信号均不作改动，电气硬闭锁回路中串入监控系统的闭锁接点，但联锁切换开关始终处于解锁状态。在第1次轮停结束新监控系统投运后，可进行第2套设备的翻接工作。
（2）500kV母线保护
在母线第1次停电时进行TA电流回路的翻接和输入输出回路的改接，但此时由于边断路器保护单重化配置、且需与线路保护配合无法进行同步改造，仍维持为常规接线，故新母线保护无法投运。等第1次轮停结束，500kV第1套保护投运后进行第2套保护的翻接工作。
（3）220kV母线保护
220kV与500kV母线保护的区别在于同一套母线保护的几段母线同时停电较为困难，但串内的线路保护（断路器失灵和重合闸）可同步进行改造。其改造顺序也是每个间隔轮停，老母线保护也逐套退出运行，经2次停电后可以完成改造。
现提出的改造步骤和二次系统过渡方案充分考虑了改造的复杂性和安全性，最大限度地保证了系统的长期稳定性和可靠性，尽量减少停电时间和投运过程中的调试维护时间。
4结语
综上所述，加强对常规变电站二次系统自动化改造问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的常规变电站二次系统自动化改造过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
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论文作者:罗琦,倪勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：变电站论文; 小室论文; 母线论文; 设备论文; 电缆沟论文; 回路论文; 常规论文; 《电力设备》2017年第25期论文;