引言

當前,海油工程承接陸地總包項目越來越多,結合陸地石油石化行業(yè)電力設計網絡化、數字化、智能化要求,介紹公司承接的某接收站電氣自動化設計方案,有利于推進電氣智能化設計,為后續(xù)推廣積累經驗。

1項目工程概況

海工承攬某接收站項目電氣設計,電氣設計總體單線圖如圖1所示。

項目工程建設110 kv開關站一座、6 kv總變電所一座、儲罐區(qū)變電所一座以及碼頭變電所(設置在碼頭控制室內)。

外部電源及110 kv開關站考慮一期、二期及遠期負荷需求(由外電設計方負責)。

通過計算本工程全場用電負荷為27 313.7 kw,在總變電所內設兩臺110 kv/6.3 kv/31.5 MvA主變壓器。兩臺主變壓器戶內布置,采用三相雙繞組油浸自冷有載調壓電力變壓器,6 kv配電裝置為戶內真空斷路器成套開關柜。為滿足工程供電需要,6 kv側采用單母線分段接線,每臺主變壓器均能獨自承擔區(qū)域內全部一、二級用電負荷(包括起動、再起動)的要求?？傋冸娝鶅? kv系統(tǒng)負責向儲罐區(qū)、海水區(qū)、碼頭區(qū)、工藝區(qū)等6 kv用電負荷供電,并為工藝區(qū)、公用工程區(qū)的380/220 v低壓系統(tǒng)提供正常電源。

接收站內應急電源(2 500 kw應急柴油發(fā)電機組)通過聯絡開關接入總變電所6 kv應急母線段,以保證特別重要負荷的供電。

儲罐區(qū)變電所、碼頭變電所電源來自總變電所6 kv中壓母線,各自通過6/0.4 kv變壓器為儲罐和槽車區(qū)、碼頭和海水區(qū)的380/220 v低壓系統(tǒng)提供正常、應急電源,具有一、二級用電負荷的380 v配電裝置母線采用單母線分段接線。

2全場自動化系統(tǒng)設置

本項目變電所為無人化設計,為提高電氣設備自動化水平,實現電氣遠程操作、智能化控制,電氣設計中引入全廠自動化系統(tǒng)。電氣自動化系統(tǒng):在中壓配電中通過中壓保護裝置和多功能表實時監(jiān)測狀態(tài)和電能量,在低壓配電中通過馬達保護器和線路保護器實時監(jiān)測狀態(tài)和電能量。所獲得的監(jiān)測數據傳輸給間隔層數據中心,各變電所的間隔層數據中心通過通信機柜將收集到的狀態(tài)和電能量轉換成數字量,通過以太網將數字量傳輸給全廠自動化系統(tǒng)的站控層數據中心,在站控層數據中心設置工程師站和安防工作站,由遠程電氣人員或授權控制人員負責完成運行、監(jiān)視和控制工作,達到實現遙信、遙測、遙控、遙調的目的。

全廠自動化系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示。

3間隔層通信機柜

間隔層通信機柜收集配電柜中各開關狀態(tài)和電能量,實現變電站與全廠集控中心之間的通信,為主站系統(tǒng)實現變電站監(jiān)視控制、信息查詢和遠程瀏覽等功能提供數據、模型和圖形的傳輸服務。

數據采集應滿足如下要求:

1)實現電網運行的穩(wěn)態(tài)及保護錄波等數據的采集;

2)實現一次設備、二次設備和輔助設備等運行狀態(tài)數據的采集;

3)直采數據的時標應取自數據源,數據源未帶時標時,采用數據通信網關機接收到數據的時間作為時標;

4)遵循DL/T 860標準,根據業(yè)務數據重要性與實時性要求,支持設置間隔層設備運行數據的周期性上送、數據變化上送、品質變化上送及總召等方式;

5)支持站控層雙網冗余連接方式,冗余連接應使用同一個報告實例號[1]。

間隔層通信機柜具體技術要求及性能指標應滿足Q/GDw 11627—2016[1]的要求。

3.1中壓盤測控數據

本項目中壓盤電氣參數測控由保護裝置和多功能表完成,保護裝置應具有智能化的符合IEC 61131—3[2]標準的邏輯編程功能,用來實現現場特殊要求的控制功能。

用戶可以在現場根據需要編輯修改定值、邏輯控制功能,保護裝置的相關元件,如開關量輸入、過流元件、電壓保護元件、定時器等可通過保護裝置所具有的編程函數語言或圖形功能(邏輯與、或、非、延時等)進行編程,形成新的一些符合工業(yè)現場需要的控制功能[2]。

保護裝置和多功能表數量統(tǒng)計如表1所示。

3.2低壓盤測控數據

低壓盤采用智能MCC,每個出線回路配有智能馬達保護器或線路保護器,智能馬達保護器和線路保護器可實現狀態(tài)監(jiān)控和電氣參數測控。每個變電所低壓盤按照系統(tǒng)圖配置一個觸摸屏柜,觸摸屏安裝在柜門面板上,可顯示測控信息,實現系統(tǒng)圖展示、狀態(tài)查看、故障分析、實時電氣數據查詢、事故記錄查詢,并具有詳盡的診斷和事件記錄功能;在觸摸屏上還可以實現遙信、遙測、遙調、遙控。低壓盤測控裝置統(tǒng)計如表2所示。

智能馬達保護器和線路保護器配置雙通信接口Modbus TCP/IP、Profinet以太網通信,通過設置軟件可選擇所需的保護功能,并可按保護功能的特點設置為報警或延時脫扣。對于馬達或重要饋電回路,采用環(huán)路結構實現冗余系統(tǒng),自帶環(huán)路切換機,模塊故障或抽屜抽出,整個通信網絡不會中斷,通信更安全。

3.3間隔層通信設備配置

為滿足表1、2測控裝置測控數據的傳輸,需要配置通信設備,將采集的狀態(tài)信號和電能量轉換成數字量,以便實現網絡傳輸、調整、控制。本項目通信設備配置如表3所示。

4站控層及操作站

站控層通過以太網匯總間隔層采集數據,設置全廠自動化一體機,通過工程師站實現對全廠配電系統(tǒng)的監(jiān)控、操作,滿足智能變電站各種監(jiān)控需求。全廠自動化一體機主要平臺模塊包括系統(tǒng)數據配置(建模)工具、支持動態(tài)模型的數據庫系統(tǒng)、通信機組態(tài)工具、圖形組態(tài)、通信規(guī)約處理模塊、數據總線模塊、系統(tǒng)功能冗余控制模塊、統(tǒng)計計算、SCADA模塊等。這些模塊均按跨Unix/Linux/wind0ws操作系統(tǒng)平臺設計。

站控層硬件包括:交換機(24口網口),4臺;光網口交換機,3臺;同步時鐘擴展裝置,1套;24口單模光纖配線架,4臺;光纖附件,2套;屏體及附件(2 260 mm高×800 mm寬×600 mm深),2面;操作站,2套。

5結束語

該項目中的全廠自動化系統(tǒng)可以匯總全廠靜態(tài)和動態(tài)模型,監(jiān)控和操作配電設備,通過授權和無線網絡實現遠程操控。

陸上儲運工程電氣設計應本著結構簡單、提高電氣自動化和智能化水平的原則,減少電氣操作維護,減少電氣運維操作人員工作量,減少電氣運維操作人員,以降低操作費用,減少運維成本。