淺談智能變配電監控系統

2012-07-12 07:05:50東莞市開關廠有限公司

電子世界 2012年9期

東莞市開關廠有限公司李洋

變配電監控系統是提高供電系統可靠性的最有效手段，它不但可以減少停電范圍，縮短停電時間（由原來的幾天、幾小時，縮短到幾十分鐘，甚至幾十秒，采用該自動化系統后的配電系統，其可靠性可提高到99.99%）而且可以改進供電質量，改善公司企業形象，為用戶提供更高質量的服務。若用人工值班，通過電話聯系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。采用變配電監控系統進行監測、管理，能迅速發現故障，使設備按最佳工況運行，實現遙控、遙測、遙信，達到節約能源，減輕運行電工人員的勞動強度、改善工作環境、減少人力，提高勞動生產率，使供電系統安全、合理、經濟運行。

本文結合我公司參與設計某學院變配電工程的具體案例，論述變配電監控系統構建的方案。該學院采用的變配電監控系統是高效、安全、經濟、可擴展的高、低壓供配電系統微機監控系統，采用目前國際流行的面向對象的分層、分布式智能一體化結構，應用計算機控制、網絡通訊等多項先進技術，將供配電系統智能型二次設備的各項功能（保護、監測、控制、通信等諸多功能）重新組合優化設計所推出的一種開放性、網絡化、單元化、組態化的新一代電力監控管理系統。系統能夠在主控室實現對各個變配電站的遙信、遙控、遙測“三遙”功能，對電氣設備的運行狀態進行實時監控，具有電氣參數實時監測、事故異常報警、事件記錄和打印、統計報表的整理和打印、電能量成本管理和負荷監控等綜合功能。配變配電智能化管理及監控系統(帶UPS)采用分層分布以太網結構，分為站控層、通訊管理層、間隔層；保護和測控可分開配置，結構及功能要求單元化以提高系統可靠性；通訊管理層采用一臺可支持雙以太網、嵌入式CPU、帶實時多任務操作系統、支持多種通訊規約的智能通訊裝置；

1.高壓開關柜與微機綜合保護裝置

開閉所內兩路10KV進線采用10KV微機綜合保護裝置，可設反時限過電流速斷、接地故障、低電壓保護，并且通過內部邏輯編程能夠實現備用電源自投功能，保證電力永久供應。10KV母聯和出線回路，可設反時限過電流速斷、接地故障保護。變壓器出線回路，設反時限過電流速斷、接地故障保護，溫度保護。微機綜合保護裝置能夠為電力設備的安全運行提供全面、簡單而可靠的解決方案，它能夠完成對10KV開關設備的保護（速斷、過流、接地、低頻、低電壓等）、測量（電流、電壓、頻率、功率、功率因數、電能等等）及監視控制（開關分合閘狀態、遙控分合等），符合我國電力運行人員及測試人員的操作習慣，出現故障跳閘后能迅速準確的作出判斷，繼而最大程度的減少因故障而帶來的損失。配備有多種不同功能的擴展模塊，能充分滿足用戶的要求。通過與RS485網絡的連接可以實現遠程“四遙”功能。監控系統工作電源采用在線式長延時UPS裝置，可在交流供電電源消失時不影響監控系統運行，仍能夠保證實時數據的采集和控制。

2.低壓進線、母線聯絡和部分回路

該部分的監控功能通過智能型網絡電力參數測量儀來實現。多功能測量儀表具備所有電力參數的測量，完全可以實現對開關的遙測、遙信和遙控。通過RS485 Modbus實現與RS485網絡的連接。

（1）測量功能：系統能夠實時和定時進行數據采集，測量、顯示并上傳電流、電壓（相、線）、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、功率因數、諧波分析、電能質量分析等電量參數。所有的電量參數均采用交流采樣，保證測量的高精度和實時性。定時數據可根據設定的時間間隔自動轉存于硬盤，作為歷史記錄存檔。能對模擬量進行合理性校驗、上下限比較等。

（2）監視功能：動態刷新系統主接線圖、實時顯示各斷路器的分合閘狀態、開關故障狀態等信息。

（3）繼電保護功能：分散式數字微機綜合保護測控模塊具備控制(開關就地及遙控合閘、分閘等操作)、測量(電流的測量、記錄和顯示)、遙信信號采集和各種保護功能（具有完善的三段式保護、接地保護等），且具有很高的精確度和可靠性，既可以單獨完成電流測量，控制和保護任務，又可以與監控計算機及通信網絡組成完善的電力監控系統。

（4）告警功能：當出現斷路器分合閘變位、遙測越限、保護動作和其它報警信號時，系統能發出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報警內容。尤其當保護動作、開關跳閘等事故時，系統能連續發出報警聲光、語音，報警聲光、語音經操作員確認后方能手動復位，報警語音能根據不同類型的報警信號發出不同的聲音。

●開關變位：自動推出事件報警窗和故障相大畫面，畫面中變位開關應有變色提示，并在報警框內有簡體中文漢字提示的告警語句及當前變位狀態，并指明變位開關名稱、回路編號和性質(事故跳閘)；

●電流、電壓越限：畫面閃爍提示，并在報警提示窗里顯示當前越限值；

●對于開關變位、保護動作、保護告警等事件除在報警提示框顯示相應內容外，還有聲光、語音提示；所有告警事件可打印記錄和寫盤存盤，作為歷史記錄存檔。能對模擬量進行合理性校驗、上下限比較等。

圖1 變配電監控系統網絡拓撲結構圖

3.低壓出線回路

（1）每個輸出回路提供一個常開和一個常閉接點和故障接點，并將之引到二次回路的端子排上，然后通過數據采集器對每個開關的開關狀態進行實時采集，實現其遙信功能，并通過MODBUS協議與網絡連接。

（2）監視功能：動態刷新系統主接線圖、實時顯示各斷路器的分閘、合閘狀態；信號采集器本身自帶智能通訊接口，通過Modbus協議與監控網絡連接。信號采集器性能穩定、可靠，適用于安全性及響應性高的環境，并且接線簡單，易于安裝，便于維護。

（3）告警功能：開關事故跳閘變位時，系統能發出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報警內容，并自動推出事件報警窗畫面，畫面中變位開關有變色提示，并在報警框內有簡體中文漢字提示的告警語句及當前變位狀態，并指明變位開關名稱、回路編號和性質(事故跳閘)。報警聲光、語音經操作員確認后方能手動復位，報警語音能根據不同類型的報警信號發出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

4.干式變壓器（微機型溫控儀，帶通訊接口）

干式變壓器溫控、溫顯智能裝置能就地/遠程顯示三相繞組的線芯溫度及最高溫度，能設定風機啟停溫度，能設定高溫報警、超溫跳閘等功能。

（1）測量功能：系統能夠實時和定時進行數據采集，測量、顯示并上傳三相繞組的線芯溫度及最高溫度等參數。所有的參數均采用交流采樣，保證測量的高精度和實時性。定時數據可根據設定的時間間隔自動轉存于硬盤，作為歷史記錄存檔。

（2）遙信功能：風機告警、變壓器超溫告警、溫控器故障。

（3）告警功能：當出現高溫報警、超溫跳閘等遙測越限報警信號時，系統能發出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報警內容。尤其當高溫保護動作、開關跳閘等事故時，系統能連續發出報警聲光、語音，報警聲光、語音經操作員確認后方能手動復位，報警語音能根據不同類型的報警信號發出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

5.自備應急柴油發電機組（帶通訊接口）

（1）測量功能：系統能夠實時和定時進行數據采集，測量、顯示并上傳電流、電壓、相位、水溫、功率因數、頻率、轉速、潤滑油油壓、潤滑油油溫、啟動電池的電壓、輸出功率等參數。所有的參數均采用交流采樣，保證測量的高精度和實時性。定時數據可根據設定的時間間隔自動轉存于硬盤，作為歷史記錄存檔。

（2）遙信功能：工作狀態（運行/停機），工作方式（自動/手動），輸出開關狀態，過壓，欠壓，過流，頻率/轉速高，水溫高，皮帶斷裂（風冷），潤滑油油溫高，潤滑油油壓低，啟動失敗，過載，啟動電池電壓高/低，緊急停車，市電故障，充電器故障。

（3）告警功能：當出現水溫過高、油壓過低、超速、過載、頻率過低等越限報警信號時，系統能發出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報警內容。尤其當保護動作、開關跳閘等事故時，系統能連續發出報警聲光、語音，報警聲光、語音經操作員確認后方能手動復位，報警語音能根據不同類型的報警信號發出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

自動化的設備投切可減少運行人員對設備的手動操作，以便及時對網絡結構進行變化，適應運行的要求。不斷增加模型的復雜性和基于人工智能的軟件，有助于從數據中產生知識和效率。

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