916臺變電站綜合自動化系統(tǒng)

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(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對變電站的主要設(shè)備、輸配電設(shè)備及各路負(fù)荷的自動監(jiān)視、測量、自動控制和微機(jī)保護(hù)等綜合性的自動化功能。

關(guān)鍵詞： 變電站 改造 綜合自動化

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

916臺有甲、乙、丙三個機(jī)房，負(fù)荷不集中，距離相差2.5公里左右，甲機(jī)房配電室有35KV、10KV、低壓配電裝置；乙機(jī)房有低壓配電裝置；丙機(jī)房有10KV、低壓配電裝置。設(shè)備較分散，運行、維護(hù)、管理都不方便，值班人員在值班室即看不到本站設(shè)備的運行情況，更看不到乙、丙機(jī)房的設(shè)備運行情況。乙、丙機(jī)房開關(guān)跳閘或設(shè)備事故時，值班人員不能及時了解，只能靠電話聯(lián)系，耽誤處理故障時間。記錄運行數(shù)據(jù)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(bǔ)以上的不足，對變電站進(jìn)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(tǒng)中的監(jiān)視、測量功能。

1系統(tǒng)的組成及工作原理（如圖一所示）

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

（2）數(shù)據(jù)上位機(jī)可選用586微機(jī)，也可以與臺局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。它主要用來管理用，除了不能進(jìn)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(yè)型PⅢ微機(jī)，寬行打印機(jī)，并配有專用智能網(wǎng)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(shè)備。一起安裝于操縱臺內(nèi)，并配以掛墻式的發(fā)光二極管動態(tài)顯示模擬盤。

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

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

開關(guān)運行狀態(tài)進(jìn)入計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時，要求單獨使用一對常開輔助接點接到計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開關(guān)量輸入接口。事故預(yù)告信號為保護(hù)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(hù)回路斷線等。這些消耗在二次回路設(shè)計中都通過信號繼電器來接通光字牌與電鈴進(jìn)行指示與報警。預(yù)告信號進(jìn)入計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)， 一對接點接到計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開關(guān)量輸入接口。原有信號系統(tǒng)均為DC220V，而計算機(jī)系統(tǒng)一般為DC24V或DC15V。因此計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要求單獨設(shè)計信號回路，其接線圖如圖三所示。

35KV與10KV供電系統(tǒng)每條回路按裝一臺，380/220V供電系統(tǒng)每條或幾條配電回路安裝一臺，通過RS-485通信網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)場控制站及中央控制站共同形成一個全站供配電系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)控及管理系統(tǒng)。

JKH系列電力監(jiān)控器選用80C196CPU，功能強(qiáng)，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(qiáng)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(jīng)過衰減與保護(hù)回路后，直接進(jìn)入80C196CPU的模擬量輸入端，通過交流采樣取得供電系統(tǒng)電流或電壓參數(shù)，每臺JKH系列電力監(jiān)控器有4路模擬量輸入。

開關(guān)量輸出采用繼電器及光電隔離，每臺JKH系列電力監(jiān)控器有4路繼電器輸出，繼電器容量為250V、3A，通過計算機(jī)可對配電回路電動開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)距離合、分閘操作，也可進(jìn)行保護(hù)跳閘，每個回路都經(jīng)過密碼控制，并有狀態(tài)監(jiān)視，這樣就大大提高了遙控的可靠性。用于10KV以上高壓開關(guān)柜，第一路為合閘，第二路可做為強(qiáng)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(guān)量輸入采用光電隔離，每臺JKH系列電力監(jiān)控器有13路開關(guān)量輸入，其中有兩路（380/220系統(tǒng)為四路）脈沖電度輸入，脈沖電度每轉(zhuǎn)一圈發(fā)1個或4個脈沖，計算機(jī)采到脈沖后，將脈沖個數(shù)除以每度圈數(shù)，再乘以倍率（電流變比與電壓變比成積）就變?yōu)閷嶋H的電度數(shù)，通過每圈轉(zhuǎn)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(shù)。

13路開關(guān)量輸入中有一路為手動合閘輸入，通過手動分閘開關(guān)（按扭）常開接觸點，JKH系列電力監(jiān)控器就可以判斷是否為人工就地手動分閘，如果是監(jiān)控器，就不再發(fā)事故跳閘信號，只發(fā)開關(guān)狀態(tài)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(guān)（按扭）常開接點并聯(lián)后，接入手動分閘輸入。13路開關(guān)量輸入中有一路為主開關(guān)狀態(tài)輸入，JKH系列電力監(jiān)控器及時將開關(guān)狀態(tài)發(fā)往計算機(jī)，當(dāng)沒有遙控分閘或人工就地分閘是，開關(guān)狀態(tài)打開，則立即將跳閘信號發(fā)往計算機(jī)。有一路隔離開關(guān)狀態(tài)輸入，可以反映隔離開關(guān)或手車位置，也可作為開關(guān)狀態(tài)位置指示。

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

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

2系統(tǒng)容量

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

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

（3）JKH系列電力監(jiān)控器分為301、302兩種規(guī)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(shù)通過計算得出，4 路遙控輸出，可控制兩個電動開關(guān)的合、分閘，1 路手動分閘狀態(tài)遙信，1 路主開關(guān)狀態(tài)與事故跳閘遙信，1路隔離開關(guān)狀態(tài)遙信，8路事故預(yù)告遙信（可接主開關(guān)狀態(tài)），占用一個監(jiān)控器地址號。JKH-301型還可以控制低壓兩路開關(guān)的合分閘和測量兩路開關(guān)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(shù)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(tài)遙信，4 路主開關(guān)狀態(tài)與事故跳閘遙信，4路事故預(yù)告信號遙信（可接開關(guān)狀態(tài)），占用兩個監(jiān)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(tǒng)通信線上，可由中央站計算機(jī)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(guān)通斷狀態(tài)）。

3系統(tǒng)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(tǒng)的電流，電壓，有功功率，無功電度，無功功率，功率因數(shù)及帶有變送器輸出各種直流模擬信號等進(jìn)行遙測。所有測量數(shù)據(jù)半小時存盤一次，數(shù)據(jù)保存一年。所有數(shù)據(jù)可通過畫面進(jìn)行觀察。可在總畫面及各分站開關(guān)運行狀態(tài)畫面上進(jìn)行實時顯示，也可進(jìn)行有關(guān)回路的趨勢記錄。

（2）遙信：可對全廠供電系統(tǒng)的開關(guān)運行狀態(tài)實施實時監(jiān)視，并有事故跳閘，事故預(yù)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(guān)跳閘前的電流記錄。

（3）遙控：可對全廠供電系統(tǒng)的電動開關(guān)實現(xiàn)遠(yuǎn)距離合，分閘遙控，并有操作人，監(jiān)護(hù)人，操作票號記錄與打印（本站暫時未采用）。

（4）本系統(tǒng)軟件已標(biāo)準(zhǔn)化，用戶只需通過組態(tài)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(shù)及表底數(shù)，保護(hù)整定值及整定時限，模擬量修正等，均可在中央站進(jìn)行設(shè)置與修改，并下發(fā)到電力監(jiān)控器。

（5）本綜合自動化系統(tǒng)中央控制站與上位機(jī)及現(xiàn)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(dá)5KM。

4變電站實現(xiàn)綜合自動化以后有以下的優(yōu)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(xiàn)自動化以后，監(jiān)視、測量、記錄、抄表等工作都由計算機(jī)自動進(jìn)行，即提高了測量的精度，又避免了人為的主觀干預(yù)，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(jī)房）主要設(shè)備和各輸配電線路的運行工況和參數(shù)便一目了然，且乙、丙機(jī)房電氣設(shè)備的故障及事故也會及時了解，給處理事故節(jié)省了時間。

（2）減少維護(hù)工作量，減少值班員勞動。由于綜合自動化系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)有故障自診斷功能，系統(tǒng)內(nèi)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(shù)、計算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)等高科技在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，可對本站外的主要設(shè)備、輸配電設(shè)備及各路負(fù)荷進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控，及監(jiān)控系統(tǒng)的自動打印運行記錄，大大減少了值班員勞動。

（3）設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，變配電采用計算機(jī)控制以后，可以不再設(shè)計集中的信號聲光報警，完全可以通過計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聲光或語言報警，這樣整個信號系統(tǒng)設(shè)計就簡化很多。也可以對進(jìn)線與母聯(lián)聯(lián)絡(luò)開關(guān)信號系統(tǒng)保留原有集中聲光報警系統(tǒng)，同時也進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)，而對剩余出線回路，設(shè)計時不進(jìn)入集中聲光報警系統(tǒng)，只進(jìn)入計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行聲光或語音報警。

總之，變電站的綜合自動化系統(tǒng)提高了變電站全面的技術(shù)水平和管理水平，提高安全、可靠、穩(wěn)定運行水平，降低運行維護(hù)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，提高供電質(zhì)量，促進(jìn)配電系統(tǒng)自動化，將會成為今后電臺新建變電站的主導(dǎo)技術(shù)。

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(yè)10多年。