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[行业技术文章]变配电站计算机监控系统的设计及应用
更新时间:2013-02-24 发布:www.1024sj.com

作者:郑艳茹程进

l 前言

  变配电站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。变配电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和平安,是以对变电站进行监控和庇护具有十分重要的意义。

  变配电站计较机监控技术是哄骗现代电子技术、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、计量和供电部门的工作治理有机地融合在一起。改良供电质量,力图供电最为平安、靠得住、利便、灵活,经济性好,变配电治理更为有用,从而改善供电质量,提高服务水平,削减运行费用。

2 系统组成

  变配电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、开关量收集模块、电流量收集模块、模拟量收集模块、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。其典型的系统结构示意图如图1所示。

3 系统内容

3.1变配电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,即可丈量出各个回路电量参数(丈量精度为0.5%),该仪表具有八路开关量输进,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。如:一般在高压10kV中心配电站的主进、母联和出线柜中采用电力综合仪表与综合继电庇护装配进行配合使用,来实现高压10kV中心配电站的监测与庇护要求,具体接线如图2所示。

由图2可知:

1)CT、PT直接接人电力综合仪表丈量回路中,即可丈量出该回路的电量参数。实现该回路的“远测”;

2)该仪表的八路开关量输人划分收集该柜

图2电力综合仪表与综合继电庇护装配的接线图

说明:

  综合继电庇护装配输出继电器B内的辅助点(端子为68,69)引至电力综合仪表,提供接地故障跳闸旌旗灯号。

  综合继电庇护装配输出继电器C内的辅助点(端子为80,81)引至电力综合仪表,提供过电流跳闸报警旌旗灯号。

  综合继电庇护装配输出继电器E内的辅助点(端子为74,75)引至电力综合仪表。提供电流速断跳闸旌旗灯号。

  综合继电庇护装配输出继电器F内的辅助点(端子为70,72)引至电力综合仪表,提供综合继电庇护器内部故障跳闸旌旗灯号。

  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”。

  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,丈量该回路的现实电量,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量实现远信,并对断路器实现远程远控。具体接线方式与图2基底细同。

  凭据电力综合仪表的功能特点也可实现低压配电出线回路的“三远”功能,但因配电室低压出线回路较多,采用该仪表涣散安装于开关柜内经济投资较年夜,北京华工具瑞电气有限公司凭据低压配电出线回路收集特点(即一般收集回路开关的合分闸状态、报警旌旗灯号和回路的电流、电压等)、基于下降成本的原则,专门开发了一种实用于低压配电出线回路的带有KS485通讯接口,支持MODBUS通讯协议的模块,划分对各回路实现“三远”功能。模块集中组屏,可利便电力治理者对低压站出线回路集中治理。

3.1.1远信

  哄骗开关量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量实现监控,一个零丁模块可收集16路开关状态。具体接线方式如图3所示。

3.1.2远测

1)经由过程电流量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。具体接线方式如图4所示。

  每个回路可以由电流量输进模块收集该回路的电流,并凭据丈量的现实电压、功率因数等来计较该回路的现实用电量。

2)经由过程模拟量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量旌旗灯号(各个模拟量旌旗灯号需有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)

图3开关量收集模块接线原理图

图4电流量收集模块接线原理图

  实现开关的远程分、合闸功能。单个模块共有16路继电器输出。具体接线方式如图5所示。

图5继电器控制输出模块接线原理图

  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ILS485通讯线发送给中心治理机,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变配电计较机监控系统的软件部门

  变配电站计较机监控系统所安装的监控软件是基于Windows情况下的电力系统专用组态软件,能够运行在MicrosoftWindows9x、NT、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,Oracle等会见本系统数据库。因而它带给您的是像Word、Excel等软件轻松、实用、高效的工作情况。

系统软件功能:

3.2.1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量参数;

显示各开关的分、合状态和事故报警种别等;

显示各回路电量参数的实时曲线图;

显示变压器的运行状态和高温、超高温报警;

显示其他工艺装备的运行状态及故障情况。

3.2.2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量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。

3.2.3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。

3.2.4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一天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、无功电度的一天24小时内单元小时用电量及电量棒图,同时具有峰谷计费功能。

3.2.5历史记实

  值班室计较机软件能将所监测并统计的各类电量参数、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、开关机时间等永久保留,以便对整个变、配电系统的运行情况进行分析。

3.2.6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。

3.2.7自检功能

  本系统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 工程实例

4.1项目概况

  某综合楼工程为高级建筑群,属于一级负荷,采用双回路10KV进线,单母线分段运行方式,当一路电源进线发生故障时,母联手动闭合。该综合楼工程变配电站由14台高压柜、6台变压器、48台低压柜、1台中心旌旗灯号屏和1台直流屏组成。

4.2工程方案

  中心治理机(监控工程师站主机)位于变配电站值班室,内有工控机、显示器、打印机、键盘UPS电源、报警装备等。电力工程师可查找高、低压柜每回路的数据、故障类型和开关状态同时可针对显示的实时数据进行记实、分析,并以打印。电力工程师可直接经由过程键盘和鼠标下趔各类操作饬令。

4.2.1高压柜监控结构示意图如图6所示。

4.2.2变压器监控部门

  采用模拟量输进模块收集变压器的温度(需有4~20mA或1~5V温度旌旗灯号输出)

  采用开关量输进模块划分收集变压器的冈机运行状态、高温报警旌旗灯号和超高温跳闸旌旗灯号。监控系统结构示意图如图7所示。

图7变压器监控系统结构示意图

4.2.3低压部门:

1)低压主进、母联之间的监控示意图如图8所示:

2)低压配电出线回路监控采用模块集中组屏方式,其监控示意图如图9所示。

图6高压柜监控结构示意图

图8低压主进、母联监控系统示意图

4.3功能实现

4.3.1显示功能

4.3.2报警功能

4.3.3控制功能

4.3.4统计和打印功能

4.3.5历史记实

5 系统特点

5.1变配电站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0-5A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),不再需要各类电量变送器,开关柜上各类丈量仪表可以取消,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。

5.2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。(如能实现将使系统更简单)

5.3变配电站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。

6 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。

  总之,变配电站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,变配电站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其成长势头方兴日盛。

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