916臺變電站綜合自動化系統

摘要：變電站綜合自動化是以一個配電間隔為單元，將變電站的二次設備（包括測量儀表、信號系統、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經過功能的組合和優化設計，利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現對變電站的主要設備、輸配電設備及各路負荷的自動監視、測量、自動控制和微機保護等綜合性的自動化功能。

關鍵詞： 變電站 改造 綜合自動化

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）02-0000-00

916臺有甲、乙、丙三個機房，負荷不集中，距離相差2.5公里左右，甲機房配電室有35KV、10KV、低壓配電裝置；乙機房有低壓配電裝置；丙機房有10KV、低壓配電裝置。設備較分散，運行、維護、管理都不方便，值班人員在值班室即看不到本站設備的運行情況，更看不到乙、丙機房的設備運行情況。乙、丙機房開關跳閘或設備事故時，值班人員不能及時了解，只能靠電話聯系，耽誤處理故障時間。記錄運行數據只能靠人工抄表，既不精確，又增加了值班員的勞動量。

為了彌補以上的不足，對變電站進行了綜合自動化改造 。

本站暫時只采用了北京國際銀燕電腦控制工程有限公司IYY工廠變配電站綜合自動化系統中的監視、測量功能。

1系統的組成及工作原理（如圖一所示）

（1）本系統為四級分層分布式集散系統。第一及為數據采集、顯示及控制輸出單元（電力監控器），第二級為現場監控站，第三級為中央控制站，由箱式主控臺（如圖二所示）發光二極管顯示模擬屏。第四級為數據處理上位機。

（2）數據上位機可選用586微機，也可以與臺局域網聯網。它主要用來管理用，除了不能進行遙控外，它具有中央控制站的其它功能，本站暫時未要求。

（3）中央控制站放在值班室，供值班人員使用，它由工業型PⅢ微機，寬行打印機，并配有專用智能網卡ZK-1，報警與遙控連鎖電路，模擬盤控制器，抗干擾電源，UPS電源等設備。一起安裝于操縱臺內，并配以掛墻式的發光二極管動態顯示模擬盤。

（4）現場控制站放在高、低壓配電室。選用XCZ-1型現場控制站、抗干擾電源，UPS電源等設備，本站暫時未采用。

（5）數據采集、顯示與控制輸出單元選用JKH300系列電力監控器。變電站信號主要有開關運行狀態與事故預告信號。開關運行信號取自開關的常開輔助接點，再通過信號燈來指示開關處于合閘或分閘狀態，

開關運行狀態進入計算機監控系統時，要求單獨使用一對常開輔助接點接到計算機監控系統的開關量輸入接口。事故預告信號為保護回路各種信號，一般有過流，速斷，重合閘，瓦斯，溫度，接地與保護回路斷線等。這些消耗在二次回路設計中都通過信號繼電器來接通光字牌與電鈴進行指示與報警。預告信號進入計算機監控系統是，要求選用有兩對獨立輸出接點的信號繼電器，一對接點給原有信號系統， 一對接點接到計算機監控系統的開關量輸入接口。原有信號系統均為DC220V，而計算機系統一般為DC24V或DC15V。因此計算機監控系統要求單獨設計信號回路，其接線圖如圖三所示。

35KV與10KV供電系統每條回路按裝一臺，380/220V供電系統每條或幾條配電回路安裝一臺，通過RS-485通信網絡，與現場控制站及中央控制站共同形成一個全站供配電系統計算機監控及管理系統。

JKH系列電力監控器選用80C196CPU，功能強，速度快，可靠性高，輸入、輸出與通信全部采用變壓器、繼電器或光電隔離，具有很強的抗干擾能力。

模擬量輸入采用變壓器隔離，將交流0-5A或0-120V、0-250V降壓為交流0-10V，經過衰減與保護回路后，直接進入80C196CPU的模擬量輸入端，通過交流采樣取得供電系統電流或電壓參數，每臺JKH系列電力監控器有4路模擬量輸入。

開關量輸出采用繼電器及光電隔離，每臺JKH系列電力監控器有4路繼電器輸出，繼電器容量為250V、3A，通過計算機可對配電回路電動開關進行遠距離合、分閘操作，也可進行保護跳閘，每個回路都經過密碼控制，并有狀態監視，這樣就大大提高了遙控的可靠性。用于10KV以上高壓開關柜，第一路為合閘，第二路可做為強簧儲能，第三路為分閘。用于380/220V低壓柜，一路出線，第一路為合閘，第三路為分閘。兩路出線，第一、二路為合閘，第三、四為分甲閘。多路出線，四路均可為分閘。

開關量輸入采用光電隔離，每臺JKH系列電力監控器有13路開關量輸入，其中有兩路（380/220系統為四路）脈沖電度輸入，脈沖電度每轉一圈發1個或4個脈沖，計算機采到脈沖后，將脈沖個數除以每度圈數，再乘以倍率（電流變比與電壓變比成積）就變為實際的電度數，通過每圈轉動時間，可以計算出有功或無功功率，通過有功，無功功率可以計算出功率因數。

13路開關量輸入中有一路為手動合閘輸入，通過手動分閘開關（按扭）常開接觸點，JKH系列電力監控器就可以判斷是否為人工就地手動分閘，如果是監控器，就不再發事故跳閘信號，只發開關狀態信號，對于兩路遙控或四路分閘，將兩個或四個手動分閘開關（按扭）常開接點并聯后，接入手動分閘輸入。13路開關量輸入中有一路為主開關狀態輸入，JKH系列電力監控器及時將開關狀態發往計算機，當沒有遙控分閘或人工就地分閘是，開關狀態打開，則立即將跳閘信號發往計算機。有一路隔離開關狀態輸入，可以反映隔離開關或手車位置，也可作為開關狀態位置指示。

13路開關量輸入中有8路事故預告信號（可接開關狀態），通過各種信號繼電器的常開接點，JKH系列電力監控器及時將預告信號發往計算機，預告信號不解除，一分鐘后又重新發一次，直到信號解除為上止。通過中央站軟件配置來區分是事故預告還是開關狀態位置顯示。

（6）對于只有一兩個變配電室的小型供電系統，電力監控器直接與配有專用智能網卡的中央控制站相聯接，每個智能網卡能帶32個地址的電力監控器，省掉了現場控制站的投資。本變電站配兩個智能網卡，分別帶32個、25個電力監控器。

2系統容量

（1）中央控制站最大可帶32個現場控制站，最遠距離5KM，超過時需加中間繼電器。系統最大測量、信號與控制點為21504個。本變電站配兩個智能網卡，分別帶32個、25個電力監控器，（甲機房高、低壓系統）帶了JKH300系列監控器32個。（乙、丙機房高、低壓系統）帶了JKH300系列監控器25個，最遠距離未超過2.5M。

（2）每個現場控制站可帶32個JKH300系列電力監控器，最遠距離為3Km，（本站暫時未采用）。

（3）JKH系列電力監控器分為301、302兩種規格（原理圖如圖四所示）。

JKH-301型有4路模擬量遙測，1 路有功電度與有功功率遙測，1 路無功電度與無功功率遙測，功率因數通過計算得出，4 路遙控輸出，可控制兩個電動開關的合、分閘，1 路手動分閘狀態遙信，1 路主開關狀態與事故跳閘遙信，1路隔離開關狀態遙信，8路事故預告遙信（可接主開關狀態），占用一個監控器地址號。JKH-301型還可以控制低壓兩路開關的合分閘和測量兩路開關的有功電度。JKH-303型有4路模擬量遙信，2路有功電度與有功功率遙測，功率因數通過計算得出，（或4 路有功電度測量），4路遙控輸出， 1 路手動分閘狀態遙信，4 路主開關狀態與事故跳閘遙信，4路事故預告信號遙信（可接開關狀態），占用兩個監控器地址號，（本站搖控、有功、無功電度未做要求）。

（4）模擬盤可由模擬盤控制器控制，模擬盤控制器掛在系統通信線上，可由中央站計算機控制，也可獨立運行直接控制模擬盤。一個模擬盤控制器可控制64個燈（32路開關通斷狀態）。

3系統功能

（1）遙測：測量精度一般為1%，特殊為0.5%，可對全廠供電系統的電流，電壓，有功功率，無功電度，無功功率，功率因數及帶有變送器輸出各種直流模擬信號等進行遙測。所有測量數據半小時存盤一次，數據保存一年。所有數據可通過畫面進行觀察。可在總畫面及各分站開關運行狀態畫面上進行實時顯示，也可進行有關回路的趨勢記錄。

（2）遙信：可對全廠供電系統的開關運行狀態實施實時監視，并有事故跳閘，事故預告及電流，電壓，溫度等越限報警。事故跳閘時間分辨率1ms，并有事故時間，和事故電流及跳閘時間和開關跳閘前的電流記錄。

（3）遙控：可對全廠供電系統的電動開關實現遠距離合，分閘遙控，并有操作人，監護人，操作票號記錄與打印（本站暫時未采用）。

（4）本系統軟件已標準化，用戶只需通過組態軟件，另外還有硬件及模擬盤測試軟件與專用繪圖軟件。電流與電壓變比，越限報警值，電度表每度圈數及表底數，保護整定值及整定時限，模擬量修正等，均可在中央站進行設置與修改，并下發到電力監控器。

（5）本綜合自動化系統中央控制站與上位機及現場控制站之間采用隔離型RS-485通信接口，通信速率為4800波特，通信距離可達5KM。

4變電站實現綜合自動化以后有以下的優點

（1）提高變電站的安全、可靠運行水平及管理水平。變電站實現自動化以后，監視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機自動進行，即提高了測量的精度，又避免了人為的主觀干預，減少誤操作。運行人員只要通過觀看CRT屏幕，對本站及本站外的（乙、丙機房）主要設備和各輸配電線路的運行工況和參數便一目了然，且乙、丙機房電氣設備的故障及事故也會及時了解，給處理事故節省了時間。

（2）減少維護工作量，減少值班員勞動。由于綜合自動化系統中，各子系統有故障自診斷功能，系統內部有故障時能自檢出故障部位，縮短了維修時間。變電站的綜合自動化是自動化技術、計算機技術及通信技術等高科技在變電站領域的綜合應用，可對本站外的主要設備、輸配電設備及各路負荷進行遠距離監控，及監控系統的自動打印運行記錄，大大減少了值班員勞動。

（3）設計結構簡單，變配電采用計算機控制以后，可以不再設計集中的信號聲光報警，完全可以通過計算機監控系統進行聲光或語言報警，這樣整個信號系統設計就簡化很多。也可以對進線與母聯聯絡開關信號系統保留原有集中聲光報警系統，同時也進入計算機系統，而對剩余出線回路，設計時不進入集中聲光報警系統，只進入計算機監控系統進行聲光或語音報警。

總之，變電站的綜合自動化系統提高了變電站全面的技術水平和管理水平，提高安全、可靠、穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，提高供電質量，促進配電系統自動化，將會成為今后電臺新建變電站的主導技術。

收稿日期：2015-02-19

作者簡介：李文龍（1969—），男，青海湟中人，本科，助理工程師，從事電力專業10多年。