引言

當前,海油工程承接陸地總包項目越來越多,結(jié)合陸地石油石化行業(yè)電力設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化要求,介紹公司承接的某接收站電氣自動化設(shè)計方案,有利于推進電氣智能化設(shè)計,為后續(xù)推廣積累經(jīng)驗。

1項目工程概況

海工承攬某接收站項目電氣設(shè)計,電氣設(shè)計總體單線圖如圖1所示。

項目工程建設(shè)110 kv開關(guān)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(shè)置在碼頭控制室內(nèi))。

外部電源及110 kv開關(guān)站考慮一期、二期及遠期負荷需求(由外電設(shè)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(nèi)設(shè)兩臺110 kv/6.3 kv/31.5 MvA主變壓器。兩臺主變壓器戶內(nèi)布置,采用三相雙繞組油浸自冷有載調(diào)壓電力變壓器,6 kv配電裝置為戶內(nèi)真空斷路器成套開關(guān)柜。為滿足工程供電需要,6 kv側(cè)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(nèi)全部一、二級用電負荷(包括起動、再起動)的要求?？傋冸娝鶅?nèi)6 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(nèi)應(yīng)急電源(2 500 kw應(yīng)急柴油發(fā)電機組)通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)接入總變電所6 kv應(yīng)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(yīng)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(shè)置

本項目變電所為無人化設(shè)計,為提高電氣設(shè)備自動化水平,實現(xiàn)電氣遠程操作、智能化控制,電氣設(shè)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(shù)據(jù)傳輸給間隔層數(shù)據(jù)中心,各變電所的間隔層數(shù)據(jù)中心通過通信機柜將收集到的狀態(tài)和電能量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,通過以太網(wǎng)將數(shù)字量傳輸給全廠自動化系統(tǒng)的站控層數(shù)據(jù)中心,在站控層數(shù)據(jù)中心設(shè)置工程師站和安防工作站,由遠程電氣人員或授權(quán)控制人員負責完成運行、監(jiān)視和控制工作,達到實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)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(guān)狀態(tài)和電能量,實現(xiàn)變電站與全廠集控中心之間的通信,為主站系統(tǒng)實現(xiàn)變電站監(jiān)視控制、信息查詢和遠程瀏覽等功能提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的傳輸服務(wù)。

數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足如下要求:

1)實現(xiàn)電網(wǎng)運行的穩(wěn)態(tài)及保護錄波等數(shù)據(jù)的采集;

2)實現(xiàn)一次設(shè)備、二次設(shè)備和輔助設(shè)備等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集;

3)直采數(shù)據(jù)的時標應(yīng)取自數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源未帶時標時,采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機接收到數(shù)據(jù)的時間作為時標;

4)遵循DL/T 860標準,根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重要性與實時性要求,支持設(shè)置間隔層設(shè)備運行數(shù)據(jù)的周期性上送、數(shù)據(jù)變化上送、品質(zhì)變化上送及總召等方式;

5)支持站控層雙網(wǎng)冗余連接方式,冗余連接應(yīng)使用同一個報告實例號[1]。

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

3.1中壓盤測控數(shù)據(jù)

本項目中壓盤電氣參數(shù)測控由保護裝置和多功能表完成,保護裝置應(yīng)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(xiàn)現(xiàn)場特殊要求的控制功能。

用戶可以在現(xiàn)場根據(jù)需要編輯修改定值、邏輯控制功能,保護裝置的相關(guān)元件,如開關(guān)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(shù)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(xiàn)場需要的控制功能[2]。

保護裝置和多功能表數(shù)量統(tǒng)計如表1所示。

3.2低壓盤測控數(shù)據(jù)

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(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和電氣參數(shù)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(xiàn)系統(tǒng)圖展示、狀態(tài)查看、故障分析、實時電氣數(shù)據(jù)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(xiàn)遙信、遙測、遙調(diào)、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(wǎng)通信,通過設(shè)置軟件可選擇所需的保護功能,并可按保護功能的特點設(shè)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(jié)構(gòu)實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)不會中斷,通信更安全。

3.3間隔層通信設(shè)備配置

為滿足表1、2測控裝置測控數(shù)據(jù)的傳輸,需要配置通信設(shè)備,將采集的狀態(tài)信號和電能量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,以便實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸、調(diào)整、控制。本項目通信設(shè)備配置如表3所示。

4站控層及操作站

站控層通過以太網(wǎng)匯總間隔層采集數(shù)據(jù),設(shè)置全廠自動化一體機,通過工程師站實現(xiàn)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(shù)據(jù)配置(建模)工具、支持動態(tài)模型的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shè)計。

站控層硬件包括:交換機(24口網(wǎng)口),4臺;光網(wǎng)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(jié)束語

該項目中的全廠自動化系統(tǒng)可以匯總?cè)珡S靜態(tài)和動態(tài)模型,監(jiān)控和操作配電設(shè)備,通過授權(quán)和無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程操控。

陸上儲運工程電氣設(shè)計應(yīng)本著結(jié)構(gòu)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。