陆地项目电气智能化设计

引言

当前,海油工程承接陆地总包项目越来越多,结合陆地石油石化行业电力设计网络化、数字化、智能化要求,介绍公司承接的某接收站电气自动化设计方案,有利于推进电气智能化设计,为后续推广积累经验。

1项目工程概况

海工承揽某接收站项目电气设计,电气设计总体单线图如图1所示。

项目工程建设110 kv开关站一座、6 kv总变电所一座、储罐区变电所一座以及码头变电所(设置在码头控制室内)。

外部电源及110 kv开关站考虑一期、二期及远期负荷需求(由外电设计方负责)。

通过计算本工程全场用电负荷为27 313.7 kw,在总变电所内设两台110 kv/6.3 kv/31.5 MvA主变压器。两台主变压器户内布置,采用三相双绕组油浸自冷有载调压电力变压器,6 kv配电装置为户内真空断路器成套开关柜。为满足工程供电需要,6 kv侧采用单母线分段接线,每台主变压器均能独自承担区域内全部一、二级用电负荷(包括起动、再起动)的要求。总变电所内6 kv系统负责向储罐区、海水区、码头区、工艺区等6 kv用电负荷供电,并为工艺区、公用工程区的380/220 v低压系统提供正常电源。

接收站内应急电源(2 500 kw应急柴油发电机组)通过联络开关接入总变电所6 kv应急母线段,以保证特别重要负荷的供电。

储罐区变电所、码头变电所电源来自总变电所6 kv中压母线,各自通过6/0.4 kv变压器为储罐和槽车区、码头和海水区的380/220 v低压系统提供正常、应急电源,具有一、二级用电负荷的380 v配电装置母线采用单母线分段接线。

2全场自动化系统设置

本项目变电所为无人化设计,为提高电气设备自动化水平,实现电气远程操作、智能化控制,电气设计中引入全厂自动化系统。电气自动化系统:在中压配电中通过中压保护装置和多功能表实时监测状态和电能量,在低压配电中通过马达保护器和线路保护器实时监测状态和电能量。所获得的监测数据传输给间隔层数据中心,各变电所的间隔层数据中心通过通信机柜将收集到的状态和电能量转换成数字量,通过以太网将数字量传输给全厂自动化系统的站控层数据中心,在站控层数据中心设置工程师站和安防工作站,由远程电气人员或授权控制人员负责完成运行、监视和控制工作,达到实现遥信、遥测、遥控、遥调的目的。

全厂自动化系统拓扑图如图2所示。

3间隔层通信机柜

间隔层通信机柜收集配电柜中各开关状态和电能量,实现变电站与全厂集控中心之间的通信,为主站系统实现变电站监视控制、信息查询和远程浏览等功能提供数据、模型和图形的传输服务。

数据采集应满足如下要求:

1)实现电网运行的稳态及保护录波等数据的采集;

2)实现一次设备、二次设备和辅助设备等运行状态数据的采集;

3)直采数据的时标应取自数据源,数据源未带时标时,采用数据通信网关机接收到数据的时间作为时标;

4)遵循DL/T 860标准,根据业务数据重要性与实时性要求,支持设置间隔层设备运行数据的周期性上送、数据变化上送、品质变化上送及总召等方式;

5)支持站控层双网冗余连接方式,冗余连接应使用同一个报告实例号[1]。

间隔层通信机柜具体技术要求及性能指标应满足Q/GDw 11627—2016[1]的要求。

3.1中压盘测控数据

本项目中压盘电气参数测控由保护装置和多功能表完成,保护装置应具有智能化的符合IEC 61131—3[2]标准的逻辑编程功能,用来实现现场特殊要求的控制功能。

用户可以在现场根据需要编辑修改定值、逻辑控制功能,保护装置的相关元件,如开关量输入、过流元件、电压保护元件、定时器等可通过保护装置所具有的编程函数语言或图形功能(逻辑与、或、非、延时等)进行编程,形成新的一些符合工业现场需要的控制功能[2]。

保护装置和多功能表数量统计如表1所示。

3.2低压盘测控数据

低压盘采用智能MCC,每个出线回路配有智能马达保护器或线路保护器,智能马达保护器和线路保护器可实现状态监控和电气参数测控。每个变电所低压盘按照系统图配置一个触摸屏柜,触摸屏安装在柜门面板上,可显示测控信息,实现系统图展示、状态查看、故障分析、实时电气数据查询、事故记录查询,并具有详尽的诊断和事件记录功能;在触摸屏上还可以实现遥信、遥测、遥调、遥控。低压盘测控装置统计如表2所示。

智能马达保护器和线路保护器配置双通信接口Modbus TCP/IP、Profinet以太网通信,通过设置软件可选择所需的保护功能,并可按保护功能的特点设置为报警或延时脱扣。对于马达或重要馈电回路,采用环路结构实现冗余系统,自带环路切换机,模块故障或抽屉抽出,整个通信网络不会中断,通信更安全。

3.3间隔层通信设备配置

为满足表1、2测控装置测控数据的传输,需要配置通信设备,将采集的状态信号和电能量转换成数字量,以便实现网络传输、调整、控制。本项目通信设备配置如表3所示。

4站控层及操作站

站控层通过以太网汇总间隔层采集数据,设置全厂自动化一体机,通过工程师站实现对全厂配电系统的监控、操作,满足智能变电站各种监控需求。全厂自动化一体机主要平台模块包括系统数据配置(建模)工具、支持动态模型的数据库系统、通信机组态工具、图形组态、通信规约处理模块、数据总线模块、系统功能冗余控制模块、统计计算、SCADA模块等。这些模块均按跨Unix/Linux/wind0ws操作系统平台设计。

站控层硬件包括:交换机(24口网口),4台;光网口交换机,3台;同步时钟扩展装置,1套;24口单模光纤配线架,4台;光纤附件,2套;屏体及附件(2 260 mm高×800 mm宽×600 mm深),2面;操作站,2套。

5结束语

该项目中的全厂自动化系统可以汇总全厂静态和动态模型,监控和操作配电设备,通过授权和无线网络实现远程操控。

陆上储运工程电气设计应本着结构简单、提高电气自动化和智能化水平的原则,减少电气操作维护,减少电气运维操作人员工作量,减少电气运维操作人员,以降低操作费用,减少运维成本。