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[行业技术文章]浅谈变电所计算机监控系统
更新时间:2013-07-17 发布:www.1024sj.com

1、前言

  变配电所是电力系统组成的一个重要环节,是电力网中线路的重要毗连部门,其作用是变换电压、聚集和分配电能。变配电所能否正常运行关系到电力系统的稳定和平安,是以对变电所进行监控和庇护具有十分重要的意义。

  变电所计较机监控技术是哄骗现代自动化技术、电子技术、通讯技术、计较机及网络技术与电力装备相连系,将配电网在正常及事故情况下的监测、控制、计和供电部门的工作治理有机地融合在一起。完成调剂端远测、远信、远控、远调四远功能。改良供电,力图供电为平安、靠得住、利便、灵活,经济,变配电治理更为有用,从而改善供电,提高服务水平,削减运行费用。

  近年来,变电所计较机监控技术获得了迅速的成长,但为更好的保证计较机监控系统性能的平安靠得住、运行稳定,还应提高变电所的抗电磁干扰能力。

  2、系统组成

  变配电所计较机监控系统由带有通讯接口的收集控制模块:多功能电力综合仪表、开关收集模块、电流收集模块、模拟收集模块、继电器控制输出模块、现场治理机、24V直流电源和中心治理机等组成。中心治理机是本系统的集中治理中心。一般安置在有人值班的总值班室内,用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记实、故障报警、控制、报表打印等。

  3、系统内容

  3.1变配电所计较机监控系统的硬件部门

  对35kV以下的高压中心配电站主进、出线、母联可采用电力综合仪表来实现远测、远信、远控功能。该仪表与CT、PT直接相连,收集高精度交流旌旗灯号,经过离散数学计较,即可丈出各个回路电参数(丈精度为0.5%),该仪表具有八路开关输进,四路继电器输出,同时带有自检功能,可与综合继电庇护装配配合使用。

  (1)将CT、PT直接接进电力综合仪表丈回路中,即可丈出该回路的电参数。实现该回路的“远测”;

  (2)该仪表的八路开关输人划分收集该柜中断路器的分合闸状态、手车工作位置、机电储能状态和接地刀闸位置,同时对综合继电庇护装配中的故障跳闸旌旗灯号和内部故障进行收集、分析,给予报警,并显示该回路的故障类型。实现该回路的“远信”;

  (3)该仪表的继电器输出划分接至断路器的分、合闸线圈上,实现断路器的远程控制,即断路器的“远控”。

  在0.4kV低压主进、母联一样采用电力综合仪表来实现“三远”功能。该仪表与CT、母线直接相连,收集高精度交流旌旗灯号,丈该回路的现实电,实现远测,同时对主进、母联开关的断路器合、分闸状态,框架势开关的位置和故障报警等开关实现远信,并对断路器实现远程远控。

  3.1.1远信

  哄骗开关收集输进模块收集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警旌旗灯号、失压报警旌旗灯号、过压报警旌旗灯号和框架势开关的位置,并对变压器的风机状态、高温、超高温旌旗灯号等开关实现监控,一个零丁模块一般可收集16路开关状态。

  3.1.2远测

  (1)经由过程电流输人收集模块收集各出线回路的各相电流,单个模块可收集16回路电流。每个回路可以由电流输进模块收集该回路的电流,并凭据丈的现实电压、功率因数等来计较该回路的现实用电。

  (2)经由过程模拟输进模块收集变压器的温度旌旗灯号、湿度旌旗灯号和液位旌旗灯号等模拟旌旗灯号(各个模拟旌旗灯号需有4—20mA或0—5V输出)。

  3.1.3远控

  经由过程继电器控制输出模块划分对低压各出线回路(带有电动操作机构、失压脱扣器的开关)实现开关的远程分、合闸功能。

  现场治理机在本系统中位于中心治理机与各模块之间,作为一级底层控制单元,增加系统的靠得住性。其功能是:进行现场调试,哄骗现场治理灵活性对各模块进行现场参数整定,自力完成现场显示工作,并将旌旗灯号整理后经由过程通讯线(ILS485)发送给中心治理机,同时接受中心治理机所下达的饬令。可作为中心治理机的备用机,具有显示功能、自检功能。

  3.2变配电所计较机监控系统的软件部门

  变配电所计较机监控系统所安装的监控软件是基于Windows情况下的电力系统用组态软件,能够运行在MicrosoftWindowsNT、2000、XP平台上。给用户提供的是全中文界面,简洁的画面设计、灵活的组态方式,高性能DDE驱动法式,支持诸多工控产物,并遵循开放式数据库联接(ODBC)尺度。答理经由过程第三方,如MicrosoftAccess,SQLServer等会见本系统数据库。

  3.2.1监控系统的的基本功能要求:

  微机的监控系统是用户掌控和控制装备运行状态的主要途径,非凡是庇护装备的靠得住性的提高已简化了人机接口和就地控制的功能,所以更应具有性能平安靠得住、运行稳定、功能完善、人机界面友好、便以扩大、扩容、修改和增加新的功能、接口简单,重新安装和运行维护利便,好能是各装备厂家可以统一使用的适用于分歧通讯方式的监控系统。

  3.2.2监控系统基本功能

  (1)显示功能

  显示变配电站现实开关柜体图、一次系统图,并在一次系统图上显示各开关的分、合状态;

  显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率和功率因数等电参数;

  显示各开关的分、合状态和事故报警种别等;

  显示各回路电参数的实时曲线图;

  显示变压器的运行状态和高温、超高温报警及瓦斯庇护;

  显示其他工艺装备的运行状态及故障情况。

  (2)报警功能

  状态报警:当变配电系统的开关泛起过载跳闸、短路故障跳闸和综合继电庇护装配内部故障时,计较性能够经由过程多媒体音箱发作声音报警并自动记实时间、站号、回路名称、事故种别。

  超限报警:当变配电系统的各电参数泛起跨越额定值时或其他工艺装备超限运行时,计较性能够经由过程多媒体音箱发作声音报警并自动记实时间、站号、回路名称。

  三相不服衡系数报警:当变、配电系统的三相电流或三相电压值泛起不服衡时(可自界说范围),计较性能够经由过程多媒体音箱发作声音报警并自动记实时间、站号、回路名称。

  (3)控制功能

  在变配电站总值班室中心治理机处,可以经由过程鼠标器控制各类高、低压开关(带有电动操作机构或带有交流接触器)的合闸和分闸;同时也可实现电气闭锁功能,以避免具有闭锁回路的开关误操作;

  在中心治理机处鼠标下达操作饬令时具有密码识别功能,只有操作人员输进准确密码时才可下达操作饬令。

  (4)统计和打印功能

  统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、频率值、功率因数值和这些参数24小时变化曲线;

  统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间和种别;

  统计和打印各断路器的操作时间及操作人员代码;

  统计和打印有功电度、无功电度的24小时内单元小时用电及电图,同时具有峰谷计费功能。

  (5)历史记实

  值班室计较机软件能将所监测并统计的各类电参数、各断路器或开关的状态变化时间、报警故障种别、操作人员代码和时间、开关机时间等保留,以便对整个变、配电系统的运行情况进行分析。

  (6)通讯功能

  系统内部遵循KS485通讯协议。与上位机通讯遵循RS485或TCP/IP通讯协议。

  (7)自检功能

  系统应具有完善的自诊断功能。当系统发生故障时,诊断功能将提供具体的故障信息,以便实时破除故障。

  4、系统特点

  4.1变配电所计较机监控系统的结尾数据收集与控制单元直接安装于开关柜内,采用交流采样直接从电流互感器或电压互感器取交流0-电流旌旗灯号或交流0-100V电压旌旗灯号(380/220V低压系统直接取交流0-220V或0-380V电压旌旗灯号),不再需要各类电变送器,开关柜上各类丈仪表可以取消,外部电缆只有一根通讯电缆与供电电源电缆,设计与施工简单。

  4.2虽然智能化开关和智能开关柜自己已具有监控功能,只要设计一根通讯电缆引至值班室中心治理机,就能够实现集中监测与远方调剂。但由于各厂家的通讯协议不统一,实现联网较坚苦,开关柜内的继电庇护、旌旗灯号与控制回路仍保留。是以,若何统一通讯协议,是系统未来成长标的目的,这样系统将加倍简单。

  4.3变配电所计较机监控系统对高次谐波的监控、记实和庇护有待于完善。

  4.4运用新技术,一次断路器装备无油化,二次控制元件无触点集成模块化,提高了装备运行靠得住性,削减了装备维修工作。

  4.5变电所负荷调整、电压调理及电报表等工作都由调剂直接完成,改变了曩昔那种调剂下令,变电运行人员接令执行操作的繁琐环节,下降了变电所运行误操作事故的发生。

  4.6调剂可直接监视变电装备运行情况,发生故障能实时、准确地提供原始数据,为事故处置提供利便。

  5、今朝监控系统运行中普遍存在的问题

  (1)实时数据的收集和运用上的不足。

   实时数据的收集是关系到能否平安正常运行的根蒂根基,后台监控系统应当具有将所有装备运行监视的模拟如电流、电压、频率、温度、开关刀闸位置、开关储能旌旗灯号、装配运行旌旗灯号、有功和无功电怀抱。首先普遍的监控软件均具有小的数据时不显示或不正常显示。非凡有的软件修改单元都不是很利便。潮水标的目的不容易更改等。温度的接口存在技术上处置的难点,基本上不能准确显示主变的温度。其次就是在运用上存在很多错误谬误,如各类收集均没有越限报警变压器满载时便不能设定告警,如同常规变电站一样。电压偏低时不能提醒惟有接地时由庇护装配提供报警旌旗灯号,而不能哄骗电脑也分析直观暗示是哪相接地,而电压回路断线也一样不能由监控软件来提供告警旌旗灯号和分析。

  (2)在设计上存在的不足。

  ①厂家生产的通讯规约的分歧,造成了监控软件顺应性不强。

  ②由于厂家自身的能力问题,开发的软件稳定性和靠得住性差。造成系统死机,软件解体,系统文件丢失,造成我们还要维护监控系统。

  ③由于监控系统使用的通讯方式和对事务的记实方式的分歧,通讯时间显得尤其重要,所以要求监控系统的的快速响应方面有更高的要求。

  ④接口容不够,致使刀闸等的开关不能全数送进监控系统,使结线图的直观性遭到影响。

  是以,在自动化变电所建设中,要十分重视厂家的产物和售后服务。要坚持简单、实用、靠得住的原则,以到达保证电网平安、经济、靠得住,运行为目的,快速提高计较机监控系统技术并阐扬它的年夜潜力。

  6、变电所内电磁干扰

  变电所综合自动化系统内部各个子系统都为低电平的弱电系统,它们所工作的情况是电磁干扰极为严重的强电场所,很轻易遭到这些电磁的干扰而不能正常工作,给电力系统的平安经济运行带来很是严重的后果。所以,提高自动化监控系统的抗电磁干扰能力,有着很是重要的意义。

  6.1电磁干扰的来历

  今朝,电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面:外部干扰包括了高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压年夜电流的电缆和装备向四周辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源,及四周电台、通讯等发生的电磁干扰、静电放电等。内部干扰是由自动化系统的结构、元件安插和生产工艺等决议的。主要有杂散电感、电容引发的分歧旌旗灯号感应,长线传输酿成的波反射、寄生振荡和尖峰旌旗灯号引发的干扰等。

  6.2变电所抗电磁干扰的措施

  干扰对变电所综合自动化系统在线运行的影响是严重的,若不接纳有用的措施,将发生严重的后果。消除或抑制电磁干扰可针对电磁干扰的三要素来进行。电磁干扰三要素:干扰源、传布途径和电磁敏感装备。我们可在系统的硬件和软件方面接纳一些需要的措施,以期消除或抑制电磁干扰。

  (1)隔离和屏障

  变电所的微机监控系统、微机庇护装配和其它自动化装配所收集的模拟,年夜大都来自一次系统的电压互感器和电流互感器,它们均处于强电回路中,不能直接输进到综合自动化系统,必需经过设置在自动化系统各类交流回路中的隔离变压器。这些隔离变压器一次、二次中心必需有隔离层和屏障层,而且屏障层必需平安接地,这样可起电场屏障作用,避免高频旌旗灯号经由过程散布电容进进自动化系统的响应部件。

  变电所综合自动化系统开关的输进,主要是断路器、隔脱离关的辅助触点等。开关的输出,年夜大都也是对断路器、隔脱离关的控制。这些断路器和隔脱离关都处于强电回路中,假设与自动化系统直接相连,必然会引发强的电磁干扰。是以要经由过程光耦合隔离或继电器隔离,这样会取得比力好的效果。开关输进回路前及旌旗灯号变换部门应斟酌采用滤波,开关输进旌旗灯号送给CPU之前,必需进行隔离处置,可采用光电隔离,而且两级光电隔离的效果会比力好,在开关输进板的出口处和CPU板的进口处各设置一级光电隔离。开关输出回路也应当在前端接纳隔离措施,可经由过程光耦合或继电器进行隔离,而且两级隔离的效果比力好,在CPU板的出口处和开关输出板的进口处各设一级隔离。开关输出回路一般都用于控制现场的装备,要求实时性强,所以一般不能加滤波器。

  二次回路布线时,应斟酌隔离,削减互感耦合,避免干扰由互感耦合侵进。控制电缆尽脱离高压母线,并尽削减平行布设长度。避雷器和避雷针的接地址、电容式电压互感器等都是高频暂态电流的进地址,控制电缆也应尽脱离它们,以便削减感应耦合。

  (2)接地在变电所中,一次系统接地是以防雷和保证平安(系统中性点接地)为目的的,但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。假设接地合适,可以削减所内的高频瞬变电压幅值,非凡是削减电网中各点的瞬变电位差,减低了电网中的瞬变电位升高。这对二次装备的电磁兼容很有益处。二次系统的接地,从电磁兼容的角度来说,应做到:①多个电路共用接地线时,其阻抗应尽削减;②由多个电子器件组成的系统,各电子器件的工作接地应连在一起,经由过程一点与平安接地网相连;③工作接地网各点的电位应尽连结一致。

  电磁干扰可能进进综合自动化系统弱电部门的主要途径是经由过程微机电源。由于电源与干扰源的联系比力慎密,同时电源线直接毗连至系统各部门,是以来自电源的干扰很轻易引发死机。所以对微机电源的地线处置问题是很重要的。微机电源地线与机壳的毗连方式有一点毗连、多点毗连和不毗连三种。实践中,多采用微机电源地线和机壳不毗连,它的点是:由于干扰酿成的流过电源的浪涌电流可年夜年夜削减,从而增加了抗共模干扰的能力,可较着地提高系统的平安性和靠得住性。

  (3)微机电源的抗干扰

  对于微机电源的抗干扰,实践中,接纳以下措施都是很有用的:①在电源的输进侧安装电源滤波器,可以滤往交流电源输进的高频干扰和高次谐波。②在电源的输进侧安装隔离变压器,有隔离变压器的输出端直接向微机供电;③经由过程UPS电源向微机系统供电,可有用地抑制电网低频正常状态下的干扰。

  随着电力系统的不竭成长,提高电子元件自身的抗电磁干扰能力,可以提高计较机监控系统的靠得住性、平安性,更能准确监测各类装备的使用状态而使装备获得充实哄骗、切确完整地记实并打印各类数据报表以年夜年夜削减劳动力等。

  7、结论

  变配电站计较机监控系统,促进了无人值班变电站的实现,可以哄骗远动技术使电网调剂迅速而准确地获得变电站运行的实时信息,完整地掌控变电站的实时运行状态,实时发现变电站运行的故障并做出响应的决议计划和处置,同时可以使值班治理人员凭据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调剂、远控合分闸、躲峰填谷,掌控平安控制、事故处置的自动性,削减和避免误操作、误判定,缩短事故停电时间,实现对变配电系统的现代化运行治理。在变电所监控系统建设中,要十分重视厂家的产物和售后服务,提高电子元件自身的抗电磁干扰能力,或在变电所加进抗电磁干扰的措施。这样才能充实阐扬计较机监控系统的作用和潜力。

  总之,变配电所计较机监控系统具有靠得住性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点。随着计较机技术的迅速成长,变配电站的计较机化进程越来越快,变配电所计较机监控及无人值守已成为现今电气自动化领域的成长趋向。

  参考文献:

  1、毕胜春编著《电力系统远动及其自动化》;

  2、徐玉琦编著《工场与高层建筑供电》,北京:机械工出书社,2004,;

  3、WINDOWSNT因特网与内网治理,京京翻译组译.机械工出书社,1998;

  4、杨岳编著《电气平安》版,北京:机械工出书社,2003;

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