#相关技术#电解铝厂220kV整流所综合自动化系统张斌(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了TranSys-220变电站综合自动化系统在电解铝厂220kV整流所中的应用。
关键词:电解铝厂;整流所;自动化系统中图分类号:TM631+.30、TP273文献标识码:B文章编号:1002-1752(2008)10-73-4Automatic system220kV rectifier station for aluminium smelterZHANG Bin(Shenyang Aluminium and M agnesiumEngineer ing and Research I nstitute,Shenyang110001,China)Abstract:This paper discus ses the application of TranSys-220transformer substation automatic system i n transformer substati on for220kV recti fica-tion stati on.Key words:alumini um smelter;rectifi cati on station;automatic system霍煤鸿骏铝厂新建23万吨电解铝厂220kV变电整流所,由三部分构成。
一部分为220kV GIS户内配电装置;一部分为由6台ZHSFPT B-110800/ 220直降整流变压器、12台ZHWF-2@40000/ 1200整流柜;另一部分为220/10kV总降压站。
电解铝厂电解槽要求连续工作,而供电设备的效率、可靠性和利用率将成为操作者最为关注的因素,因此, 220kV变电整流所尤其需要一个完善的综合监控系统,以实现对整流所的综合自动化管理,确保安全、平稳供电。
T ranSys整流所综合自动化系统采用以SEL微机保护装置和PM L系列单元智能监控装置为核心的通信网络。
该系统除提供完整的保护和监控功能外,还具有全面的事故报警、记录、分析功能。
由于该系统采用单元结构,实现集中控制,分散安装,因此,结构简洁,功能全面,可靠性高。
本综合自动化系统采用开放式、双机双网分层分布式结构,保护与监控之间、保护与保护之间、监控与监控之间相互独立设置,且装置本身工作不依赖于通讯,10kV分配电所的通讯利用智能通讯处理器接入上位机,上位机之间的通讯采用高速以太网,并预留扩充接口,以W INDOWS2000操作系统作为操作平台,采用标准的CLIET/SERVER方式,以TCP/IP为通讯协议。
能实现局域网网络上的文件传输、资源共享、打印共享、数据库查询、集中监控等多种功能。
该系统具有一般微机远程监控系统的所有性能指标,抗干扰能力强,测控容量大,控制精度高,安全性好,系统的年可用率大于99.99%,系统的平均无故障运行时间大于50000小时。
1系统配置整流所配电系统如图1所示。
220kV户内配电装置采用双母线供电系统,设两回进线,1个母联,2组电压互感器,9回馈出线,两回进线各设一组计量用电压互感器。
220kV配电装置共有13个间隔,保护单元配置于220kV户内配电装置相应的间隔内。
对于220kV进线、母联、整流变、动力变,为了提高系统的可靠性和电气维护的方便,以单个间隔(共12个)为对象,独立设置监控(DI、DO、AI),不允许把不同间隔的DI、DO、AI混合接入一个保护单元中,保护单元采用交流采样技术,直接测量全部电参数和计量功能,具有高次谐波分析功能,同时具有电压电流故障录波功能。
收稿日期:2008-01-28整流系统共设6套整流装置,每套整流装置由一台调压整流变压器及两台硅整流柜及相应辅助设备构成一套独立的整流系统,并分别配置于独立的间隔内,每套整流装置的保护单元配置于各自的整流装置间隔内。
每套整流保护单元含一套PLC控制系统,PLC与综合自动化系统之间采用光纤通信,PLC采集的所有报警信号及状态信号(含变压器油风冷却器、整流柜水风冷却器、直流大电流刀开关、直流传感器、有载调压开关等设备的工作状态及控制信号)都能进入站级微机,站级微机通过PLC直接设定和调整直流系列的输出和远控,PLC 开关量点数为64点,模拟量点数为16路输入4路输出。
10kV动力用电系统采用双回进线、单母线分段,每段母线均设置电压互感器,保护监控单元安装在高压柜内,设就地及远控把手,远控由上位机完成。
在主控室内设置微机模拟监测屏,模拟屏的微机与上位机通讯,在模拟屏上安装相应的显示仪表、有载调压开关位置指示器、紧急跳闸按钮等,直观显示变电站和整流系统的运行状态。
急停按钮完全独立于综合自动化系统,采用控制电缆直接作用在断路器的跳闸线圈上。
1.1综合自动化系统网络结构在本工程T ranSys系统中,系统结构层次清晰简洁,分为三层:主控层、通讯管理层和现场控制层。
主站监控层采用双机结构,监控网络和监控主机不仅是双冗余的,而且是完全对等的。
微机上编写相当复杂的规约转换软件,现场控制层保护监控装置为单元式,装置中的所有数据都能上传给监控微机,并能够以远动方式通过以太网向上级调度中心或其他监控中心发送电气运行实时状态图、测控参数表及事故信号、预警信号等。
T ranSys系统采用双微机、双通信网结构,大大提高了系统的可靠性和可用性。
从系统结构图可以看出,每一个保护和监控装置都通过完全不同的通信网络与两台微机独立连接,监控微机是双冗余的,任何一个通路出现故障,或者任何一台微机出现故障,均不影响系统的可靠运行。
由于两台微机具有完全相同的功能及运行条件,在操作使用中,只需要通过操作员口令设置不同的操作级别体现差别。
T ranSys系统实现了真正的双机完全独立,使任何一台计算机均能负担全部监控功能,并能相互备用,是提高系统可靠性的关键。
1.2硬件系统配置霍煤鸿骏整流所综合自动化系统在硬件上采用了冗余技术,即双服务器方案。
两台服务器通过站级以太网互为热备用,但在系统正常运行时,只有主服务器进行信息处理,备用服务器则监视主服务器的工作并自动保持自己的数据与主服务器同步。
一旦主服务器出现故障,备用服务器将立即自动升级为主服务器。
为了提高变电整流所整个系统的可靠性,另设一组相对独立的微机模拟屏并保持在运行中的独立性,当计算机监控系统因故障退出运行时,利用模拟屏实现开关的切合闸。
1.3软件系统配置霍煤鸿骏整流所综合自动化系统采用PecStar 后台监控软件,PecStar具有的兼容性和大容量性,应用在大的变配电系统的综合自动化上更能显示出其优越性,PecStar具有以下特点:¥开放性:PecStar遵守公认的开放性标准,方便系统的维护、扩充和升级,可与其他系统实现无缝集成,可与其他计算机网络(如电力局调度、总监控中心等)互联。
¦安全性:PecStar能满足长时间连续稳定可靠运行的要求,保证数据的完整性和一致性,防止来自系统自身的意外或人为的误操作,PecStar在所有现场均一次性投运成功,所有系统运行至今没有出现过一次计算机死机或系统崩溃现象。
§功能完备性:PecStar除包括基本的SCADA 及必备功能外,还包括分时计费、智能操作票、电能质量分析、微机防误操作等功能,是企业内部审核和运行管理最可信赖的朋友。
¨实时性:PecStar满足对实时性的要求,系统响应时间足够短。
©用户友好性:PecStar用户界面简捷、直观,方便用户特别是不太熟悉计算机的用户使用。
1.4微机控制、保护、测量、计量装置220kV系统采用原装进口的SEL保护和原装进口PM L监控装置ION7550,10kV系统采用PMC 系列设备,主系统组成双网通讯,10kV总配设备直接与主控室通讯,10kV分配设备分别设置通讯管理器,采用光纤通讯上送信息到上位监控主机。
微机保护装置对站内所有的电气设备进行保护,包括变压器保护,母线保护。
微机控制装置可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器调压开关进行远方操作。
微机测量、计量装置可采集状态数据,模拟数据和脉冲数据。
2系统的功能霍煤鸿骏整流所综合自动化系统以Window s 2000为操作系统平台,全Window s中文界面。
监控主机通过高速以太网联网。
监控系统功能严格遵循电力系统行业标准。
主要有以下功能:(1)数据采集¹每一回路或设备的U、I、P、Q、Cos U、kWh、kVARh、f、谐波、温度量等各种实时数据;º开关和隔离刀闸状态、保护信号和接点状态、变压器调压开关位置等各种状态量;»整流系列的直流电压、直流电流、控制电流、偏移电流、整流机组、水冷却器、油风冷却器运行状态等各种参数通过PLC采集数据;¼图形CAD提供实时主接线图、趋势曲线、设备运行状态等显示。
运行状态画面有:主系统运行状态整流机组运行状态水风冷却器运行状态油风冷却器运行状态10kV总配运行状态10kV分配运行状态其他需要显示的运行状态画面。
(2)事故报警和记录功能¹1ms顺序事件记录(SOE);º上位机设定U、I、P、Q、Cos U、f的上限、上上限、下限、下下限的限值,越限报警;»开关量变位报警;¼分类记录报警事件的日期和事件;½报警事件启动事故追忆;¾控制操作记录、保护动作记录、系统设置记录、通信故障记录;¿220kV系统96周波故障录波;À220kV系统63次谐波测量和越限监视;Á其它要求的记录。
(3)统计分析、报表、打印等(甲方提供系统图纸,详细内容可根据甲方要求进行相应修改)¹提供计算工具,分类整理实时采集和记录所有电量;º分时计费;»小时、日、月、年电能统计;¼用户定义的最大值、最小值、电压合格率、负荷率统计;½根据用户提供的报表格式和计算方法;¾所有画面打印、报表定时和召唤打印、事件打印;¿实时数据库和历史数据库保留两年记录;À6台整流机组A、B柜直流电流,每机组总直流电流,系列总直流电流、直流电压、电流小时、电压小时、功率小时,每小时打印平均值或累加值、电流、电压曲线;Á有载分接开关每天动作次数及累计动作次数及断路器动作次数;Â铝厂要求的其它报表。
(4)定值设定功能¹上位机显示和设定保护定值、保护投入和退出情况;º对整流机组和整个整流系列的直流电流、稳流环节进行控制和调节参数设定。
单机组细调直流电流,不影响总直流电流;»显示各机组控制绕组电流、偏移绕组电流。