6kV配供電自動監(jiān)測系統(tǒng)的構建與設計

邸 鴻，楊德峰，康吉生，常政剛

（中國石油吉林石化公司高碳醇廠，吉林吉林 132022）

0 引言

吉林石化公司高碳醇廠的3 個變配電所，運行11 臺6 kV變壓器，有甲、乙兩段25 臺6 kV 高壓柜，甲、乙段引自乙烯總降壓變電所。

高碳醇廠配供電系統(tǒng)由1 個6 kV 總變電站和2 個6 kV分變電站，以及1 個0.4 kV 低壓配電所組成。整個配供電系統(tǒng)采用雙回路和雙變壓器供電模式，正常狀態(tài)時由兩路電源同時供電，每個回路及每臺變壓器都能負擔全部用電負荷，配電設計是100%互為備用。檢修或事故狀態(tài)下，可以通過母聯(lián)分段開關進行倒負荷操作。

總變電站的電源是由乙烯廠提供，兩路互相獨立，送至高碳醇廠主變電站內(nèi)6 kV 高壓柜和變壓器，變壓器安有載調壓開關，可以按需要通過變電站綜合自動化系統(tǒng)進行遙調，每個供電線路和變壓器均能輸送和承擔整個裝置100%的用電負荷。

6 kV 總變電所內(nèi)保護配置：在6 kV 進線兩端安裝KLD-9317 線路光纖縱差保護裝置，同時具有時限電流速斷保護以及過電流保護功能。另有6 kV 主變壓器保護：包括主變差動保護，過負荷報警保護以及過電流保護。此外，系統(tǒng)母線還設置了零序電壓，出線回路設置零序電流報警保護。

采用自動化系統(tǒng)使整個變配供電系統(tǒng)實現(xiàn)遙信、遙調、遙測、遙控等功能，同時通過光纖裝置實現(xiàn)主變電站和分變電站通訊。

配供電系統(tǒng)自動化由站內(nèi)微機運行功能的多機系統(tǒng)完成，包括監(jiān)控、測量、遠動、保護、信號等部分，實現(xiàn)變電站的日常運行監(jiān)控和事故處理，范圍包含所有的二次部分。

系統(tǒng)軟件選用石家莊科林電氣公司的KLD-9300 電力系統(tǒng)綜合監(jiān)控軟件，軟件能采集電壓、電流、溫度等多個模擬量，同時采集斷路器、接地刀以及手車位置等一些狀態(tài)信號的開關量及脈沖量。軟件也能檢測狀態(tài)的變化、保護的出口、模擬量的越限以及裝置的異常等，實時更新數(shù)據(jù)庫，生成事件警告信息，最后把所有必要的信息發(fā)送至站控層設備。監(jiān)控自動化系統(tǒng)配有畫面監(jiān)視功能，能在計算機監(jiān)控畫面上，對關鍵設備運行的參數(shù)以及運行狀態(tài)隨時進行全面監(jiān)視，同時配有事件報警及預告報警功能。自動化系統(tǒng)配有控制功能以及自動調節(jié)功能，能在計算機畫面的單線圖上對6 kV 的隔離開關、斷路器以及接地開關進行分合閘操作，實現(xiàn)遠傳控制操作功能，同時也有手動控制功能。系統(tǒng)能實現(xiàn)全部組態(tài)的功能和歷史數(shù)據(jù)保存功能，操作用戶能實現(xiàn)二次組態(tài)定義的功能，可以編制相應設備的配置文件，供運行人員進行監(jiān)控和維護。自動化系統(tǒng)設計框圖如圖1 所示。

1 KLD-9300 監(jiān)控系統(tǒng)軟件模塊設計

圖1 自動化系統(tǒng)設計框圖

KLD-9300 監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)個運行模塊組成，系統(tǒng)模塊由在線運行管理及工具兩部分所組成。在線運行管理模塊是在監(jiān)控系統(tǒng)運行時，對系統(tǒng)進行動態(tài)的監(jiān)測、調試以及修改，包括畫面調用、數(shù)據(jù)庫檢索、運行登錄、系統(tǒng)管理、歷史數(shù)據(jù)、功能模塊、系統(tǒng)檢測等；工具模塊是在系統(tǒng)運行時進行制圖、制表、圖元編輯以及數(shù)據(jù)庫生成。監(jiān)控系統(tǒng)軟件框圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)軟件框圖

2 KLD-9300 監(jiān)控系統(tǒng)主控制畫面布局

KLD-9300 監(jiān)控系統(tǒng)運行后首先出現(xiàn)主控平臺（圖3）。

圖3 自動化監(jiān)控系統(tǒng)分層分布式結構

3 KLD-9300 監(jiān)控系統(tǒng)技術功能

3.1 監(jiān)控功能

監(jiān)控功能是自動化系統(tǒng)最基本的功能，監(jiān)控畫面能清晰監(jiān)視整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)。

2018年1月，公司年會上，如蕓抽中了一等獎，拿到了心儀已久的Iphone X，是很低調的深空灰色。那晚，她的心跳有點兒過速，并不只是因為這份大獎，而是另一個突然闖進心里的小秘密。

監(jiān)控系統(tǒng)包括模擬量和狀態(tài)量2 個基本內(nèi)容。模擬量主要包括輸電線的無功功率及有功功率，輸電線電流、電壓，配電線電流，各種母線電壓，周波值，功率因數(shù)和其他需要的測量值。狀態(tài)量包括斷路器位置，事故跳閘總信號，預告信號，刀閘位置，保護動作信號，機組運行狀態(tài)信號和事件順序記錄等。

系統(tǒng)中的狀態(tài)日志記錄將所有發(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)的有意義事件，如出現(xiàn)報警確認和解除、門限過沖、設備狀態(tài)更改等，都記錄在硬盤上。這些事件都能通過日志打印打印，也可以滾動清單形式在指定事件日志窗口中顯示。自動化系統(tǒng)登錄界面見圖4，自動化系統(tǒng)權限界面見圖5。

圖4 自動化系統(tǒng)登錄界面

3.2 遠程操作

在監(jiān)控畫面上鼠標選中任何一個遠程操作的設備，都會顯示內(nèi)容菜單：遠程操作、解除封鎖、封鎖分閘、封鎖合閘、設備參數(shù)。

在選擇“解除封鎖”菜單項時，能將被封鎖的開關解除。選擇“封鎖合閘”和“封鎖分閘”菜單后，能把開關設置成合閘和分閘狀態(tài)。

當遠程信號顯示有變位出現(xiàn)閃爍時，系統(tǒng)畫面上選擇“開關撤閃”停止報警閃爍，然后選擇“遠程操作”進行相關操作，監(jiān)控系統(tǒng)需要用戶輸入賬號和密碼，經(jīng)過“審核”后才能進行遠程操作。

3.3 故障錄波

圖5 自動化系統(tǒng)權限界面

系統(tǒng)采用SFT2826 擾動記錄數(shù)據(jù)顯示軟件，分析由KLD-9306 系列綜合保護記錄的各類錄波數(shù)據(jù)，使用IEEE 標準COMTRADE 文件，是電力系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換的一種通用格式。分析擾動記錄數(shù)據(jù)包括選擇用于顯示的模擬信號和邏輯數(shù)據(jù)，縮放和測量事件間的時間，顯示記錄的所有數(shù)字值，以文件格式輸出數(shù)據(jù)，打印曲線/或記錄的數(shù)字值等。

3.4 動態(tài)著色功能

根據(jù)配電系統(tǒng)開關的關合狀態(tài)，對配電系統(tǒng)的電氣接線圖進行動態(tài)著色處理，以方便操作員的電網(wǎng)維護管理。通常針對不同的電壓等級，設置不同的顏色以進行區(qū)分。自動化系統(tǒng)圖形顯示見圖6。

3.5 報警和事件日志功能

圖6 自動化系統(tǒng)圖形顯示

3.5.1 報警方式

報警方式有文字報警、語音報警、圖形報警、打印報警。

3.5.2 報警類型

（1）越限報警。系統(tǒng)對需要報警的數(shù)值都設定上下限報警值，當發(fā)生越限狀態(tài)出現(xiàn)變化的時候，系統(tǒng)就會發(fā)生越限報警，系統(tǒng)會通過窗口進行顯示文字和數(shù)據(jù)的變色，同時根據(jù)需要進行打印記錄。

（2）變化報警。在系統(tǒng)出現(xiàn)正常變位的時候，在畫面的窗口中，變位點會發(fā)生數(shù)據(jù)變色和閃爍報警，可以打印變位點的狀態(tài)和變化的時間，推出文字報警的信息，同時發(fā)生語音報警。

（3）事件報警。事件處理是電力系統(tǒng)發(fā)生事故出現(xiàn)跳閘的信息，在發(fā)生事故后，監(jiān)控系統(tǒng)會出現(xiàn)發(fā)生報警。在工況發(fā)生變化時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠發(fā)出強烈閃爍和變色的報警，同時發(fā)出語音報警，以召喚操作人員進行緊急應急處理。同時系統(tǒng)推出文字信息，報告事故的原因，啟動事故追憶及打印信息。

（4）工況報警。在現(xiàn)場通訊中斷出現(xiàn)故障時，或是系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的警信息時，系統(tǒng)會及時提示維護人員進行處理。這些報警信息出現(xiàn)后，信息會被數(shù)據(jù)庫進行明確的分類和歸檔，可以按照時間和類型的不同進行檢索和處理。現(xiàn)場開關量的變位報警，如正常變位報警、事故變位報警，都會分類記錄這些報警事件日期及時間。這些報警事件都會啟動事件追憶，保護及控制設備動作過程的再次出現(xiàn)以及電力系統(tǒng)故障的反演。

3.6 數(shù)據(jù)管理功能

KLD-9300 系統(tǒng)提供完善的歷史數(shù)據(jù)備份、轉儲機制。管理人員能以鍵盤輸入的方式編輯系統(tǒng)中的運行記錄、設備參數(shù)、接地、測試、鎖定等工況報告，同時可以對這些報告進行顯示、檢索、修改及打印。

系統(tǒng)監(jiān)測曲線能以標準方式顯示（圖7）實時測量結果或記入日志的測量結果。特別用來監(jiān)測電壓、電流和功率。同時監(jiān)測數(shù)個曲線。屏幕上有移動光標，可在屏幕上移動，可把任意時間測量的數(shù)值以數(shù)字的方式顯示在屏幕上。可以放大或者縮小曲線，可以設置切換按鈕，能直接從“顯示實時測量”模式瞬時切換到“顯示記錄在日志里的測量”模式。見圖8。

3.7 操作票

KLD-9300 系統(tǒng)提供在線操作票生成工具，操作員可以借助這個工具生成統(tǒng)一的操作票，也能調出過去生成的操作票進行修改，見圖8。

圖7 自動化系統(tǒng)監(jiān)測曲線

圖8 自動化系統(tǒng)操作票工具

3.8 報表功能

系統(tǒng)報表功能包括報表制作、報表顯示、報表發(fā)布以及報表打印。報表的子系統(tǒng)能方便的定義各種報表，同時生成日報表及月報表。

3.9 用戶權限管理

所有用戶可以瀏覽電氣系統(tǒng)及設備細節(jié)，即使不登陸系統(tǒng)可以任意瀏覽系統(tǒng)。系統(tǒng)定義的典型用戶分為3 個級別，由低到高依次包括電氣操作員、電氣工程師、系統(tǒng)管理員等3 個級別。所有操作員都可以通過系統(tǒng)管理員定義的訪問權限，通過用戶名及密碼訪問整個監(jiān)控系統(tǒng)。

3.10 后臺信號及語音報警系統(tǒng)

發(fā)生事故使開關跳閘后，系統(tǒng)通過語音報警提示工作人員故障類型，并在屏幕上顯示報警信號，報警信號可自設。同理，預告信號也可自設。

4 結束語

KLD-9300 配供電自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有先進的技術特點以及實際應用優(yōu)勢，從實際應用效果看，各保護裝置動作準確、反應靈敏，給事故分析帶來了很大的方便。監(jiān)控部分綜合了儀表數(shù)據(jù)、操作、模擬、遠動、信號、報警等功能，接線簡單實用，極大提高了運行人員工作的效率，實現(xiàn)了二次系統(tǒng)功能綜合化、結構微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化的設計目的。