微機控制技術在高壓供電系統中的應用

劉崗

摘 要：利用計算機技術將測量、控制、保護、通訊一體化的微機綜合保護控制系統目前在工礦企業高壓供電系統中的應用日益廣泛，微機綜合保護控制系統主要設備是由計算機、微機型保護裝置及網絡通訊設備等組成，應用目的是實現供配電系統的自動化控制。

關鍵詞：微機綜合保護控制；計算機；變配電；通訊；網絡結構

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0195-01

民用建筑、工礦企業高壓供電網絡多以10KV系統為主，10KV開關設備保護和操作的傳統形式是繼電器控制，而微機綜合保護控制系統目前在10KV及以上供電設備的應用也越來越廣泛，微機綜合保護控制系統的優勢就在于它是基于先進的計算機軟硬件、自動控制、傳感器和光纖網絡通信等技術，融合了電子式互感器、繼電保護、測控、通訊、當地監控和遠程監控，遠程指揮等主要功能，能夠最大限度地滿足供電安全、穩定和高效運行的要求。

1 微機綜合保護控制系統的概況

微機綜合保護控制系統主要設備是由計算機、微機型保護裝置及網絡通訊設備等組成，其中微機型保護裝置是利用計算機技術將測量、控制、保護、通訊一體化的一種經濟型保護；針對配網終端高壓配電設備量身定做，以三段式無方向電流保護為核心，配備電網參數的監視及采集功能，可省掉傳統的電流表、電壓表、功率表、頻率表、電度表等，并可通過通訊口將測量數據及保護信息遠傳上位機，方便實現供配電自動化。微機型保護裝置主要運用單片機技術、過程控制理論、傳感器技術、信號轉換技術、電力運行技術等，微機型保護裝置適用于110KV及以下電壓等級的保護、監控及測量，可用于線路、變壓器、電容器、電動機、母線PT檢測、備用電源自投回路及主設備的保護、控制與監視。單元化的設計使其不但能方便地配備于一次設備，也可以集中組屏、集中控制。

微機綜合保護控制系統軟件采用計算機編程語言，網絡協議采用TCP/IP、UDP/IP通信協議，數據庫采用MS SQLServer2000、Oracle、MS Access 2000等大型工用數據庫，通訊模型上支持傳統的IEC103規約、IEC101、IEC104、XT9712，同時提供IEC61850的通訊方式。由于采用了IEC61850的通訊方式，使得該系統與各保護廠家的設備實現了直接的互操作性，大大節約了系統工程化、開發、集成、現場驗收、維護的人力費用和時間，降低了規約轉換和數據庫翻譯的成本，降低了電網建設的費用，提高了系統運行的可靠性和快速反應能力，使系統運行的靈活性也大大提高。

2 案例分析

目前國內的微機綜合保護控制系統的設計和生產均采用GB、IEC等標準，二次系統設備的組成也采用了單純的計算機數字信息處理系統。

以某企業變配電微機綜合保護控制系統為例，詳細介紹其組成結構如圖1。

其系統為三層設備兩層網結構：

三層是指主控層、網絡通訊層、間隔層。

1）組成特點：主控層設備、通信管理層設備間采用以太網組網。通信管理層設備、間隔層設備間采用現場總線方式，如RS485、CAN等。通信管理層同時與站內其它智能設備接口以及系統遠動工作站連接調度等。

a）主控層：分布配置操作員站、工程師維護工作站、系統軟件、應用軟件等。可按需求按功能單獨配置特定角色計算機，也可將功能模塊集成。

主控層是系統的監視控制中心、集成中心。該層完成對整個系統的數據采集、處理、顯示和監視功能，并在滿足權限和邏輯時，對相應的設備進行控制，還為運行人員提供各種控制管理功能，并提供多種外部系統接入接口。

b）通信管理層：分布配置前置通訊管理機、串口通訊設備、通訊網絡等。

通信管理層實現與現場各種智能設備通訊，收集各智能設備的信息；同時實現與主控層設備通訊，上傳各智能設備的信息；主控層設備通過其下發控制命令；同時也可提供遠動功能，能夠向調度或集控站收發數據。

c）間隔層：配置保護測控裝置及智能設備等。裝置可選擇配置為單網或雙網組網，按用戶要求和設備間距選擇RS485等總線方式。

2）應用場合：110kV及以下電壓等級變電站、配電站及廠用電，系統具備規模，系統置通訊管理機和串口通訊設備集成規約轉換器和遠動工作站功能；有多個操作員站、工作站配置需求的場合。

主控層網絡采用以太網組網。以太網網絡允許多種通信協議并存共享帶寬，具有高度的可擴展性和良好的開放性，能夠滿足與電力系統專用網絡連接及容量擴充的要求。

間隔層網絡可采用現場總線或工業以太網組網，具有較強的抗干擾能力和可靠性，完全滿足監控系統的功能要求。網絡上各節點設備相互獨立，當變電站規模較大，網絡節點數量較多時（超過64個），系統支持設置子網擴展。

3 結語

總之，隨著計算機軟硬件技術和計算機網絡技術的飛速發展，特別是計算機實時操作系統的日益健壯，計算機技術在工業控制領域的應用得到了新的發展和延伸，計算機操作系統從單任務發展到了多任務，軟件的生產和開發模式也發生了巨大的變化。變配電微機綜合保護控制系統的發展也經歷了幾個階段，早期的變配電微機綜合保護控制系統往往關注某個具體的應用而被分割為許多個獨立的應用程序，互不相關。隨著生產運行經驗的積累和總結，多個具體的應用模塊功能被不斷的抽象，功能上的相似讓它們之間的關系變得緊密起來，加之面向對象的開發模式在軟件工程領域的優勢日漸顯現，面向電站設備而開發的微機綜合自動化系統孕育而生并在市場上迅速占領了主導地位。

參考文獻

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