916台变电站综合自动化系统
摘要：变电站综合自动化是以一个配电间隔为单元，将变电站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对变电站的主要设备、输配电设备及各路负荷的自动监视、测量、自动控制和微机保护等综合性的自动化功能。
关键词： 变电站 改造 综合自动化
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）02-0000-00
916台有甲、乙、丙三个机房，负荷不集中，距离相差2.5公里左右，甲机房配电室有35KV、10KV、低压配电装置；乙机房有低压配电装置；丙机房有10KV、低压配电装置。设备较分散，运行、维护、管理都不方便，值班人员在值班室即看不到本站设备的运行情况，更看不到乙、丙机房的设备运行情况。乙、丙机房开关跳闸或设备事故时，值班人员不能及时了解，只能靠电话联系，耽误处理故障时间。记录运行数据只能靠人工抄表，既不精确，又增加了值班员的劳动量。
为了弥补以上的不足，对变电站进行了综合自动化改造 。
本站暂时只采用了北京国际银燕电脑控制工程有限公司IYY工厂变配电站综合自动化系统中的监视、测量功能。
1系统的组成及工作原理（如图一所示）
（1）本系统为四级分层分布式集散系统。第一及为数据采集、显示及控制输出单元（电力监控器），第二级为现场监控站，第三级为中央控制站，由箱式主控台（如图二所示）发光二极管显示模拟屏。第四级为数据处理上位机。
（2）数据上位机可选用586微机，也可以与台局域网联网。它主要用来管理用，除了不能进行遥控外，它具有中央控制站的其它功能，本站暂时未要求。
（3）中央控制站放在值班室，供值班人员使用，它由工业型PⅢ微机，宽行打印机，并配有专用智能网卡ZK-1，报警与遥控连锁电路，模拟盘控制器，抗干扰电源，UPS电源等设备。一起安装于操纵台内，并配以挂墙式的发光二极管动态显示模拟盘。
（4）现场控制站放在高、低压配电室。选用XCZ-1型现场控制站、抗干扰电源，UPS电源等设备，本站暂时未采用。
（5）数据采集、显示与控制输出单元选用JKH300系列电力监控器。变电站信号主要有开关运行状态与事故预告信号。开关运行信号取自开关的常开辅助接点，再通过信号灯来指示开关处于合闸或分闸状态，
开关运行状态进入计算机监控系统时，要求单独使用一对常开辅助接点接到计算机监控系统的开关量输入接口。事故预告信号为保护回路各种信号，一般有过流，速断，重合闸，瓦斯，温度，接地与保护回路断线等。这些消耗在二次回路设计中都通过信号继电器来接通光字牌与电铃进行指示与报警。预告信号进入计算机监控系统是，要求选用有两对独立输出接点的信号继电器，一对接点给原有信号系统， 一对接点接到计算机监控系统的开关量输入接口。原有信号系统均为DC220V，而计算机系统一般为DC24V或DC15V。因此计算机监控系统要求单独设计信号回路，其接线图如图三所示。
35KV与10KV供电系统每条回路按装一台，380/220V供电系统每条或几条配电回路安装一台，通过RS-485通信网络，与现场控制站及中央控制站共同形成一个全站供配电系统计算机监控及管理系统。
JKH系列电力监控器选用80C196CPU，功能强，速度快，可靠性高，输入、输出与通信全部采用变压器、继电器或光电隔离，具有很强的抗干扰能力。
模拟量输入采用变压器隔离，将交流0-5A或0-120V、0-250V降压为交流0-10V，经过衰减与保护回路后，直接进入80C196CPU的模拟量输入端，通过交流采样取得供电系统电流或电压参数，每台JKH系列电力监控器有4路模拟量输入。
开关量输出采用继电器及光电隔离，每台JKH系列电力监控器有4路继电器输出，继电器容量为250V、3A，通过计算机可对配电回路电动开关进行远距离合、分闸操作，也可进行保护跳闸，每个回路都经过密码控制，并有状态监视，这样就大大提高了遥控的可靠性。用于10KV以上高压开关柜，第一路为合闸，第二路可做为强簧储能，第三路为分闸。用于380/220V低压柜，一路出线，第一路为合闸，第三路为分闸。两路出线，第
一、二路为合闸，第
三、四为分甲闸。多路出线，四路均可为分闸。
开关量输入采用光电隔离，每台JKH系列电力监控器有13路开关量输入，其中有两路（380/220系统为四路）脉冲电度输入，脉冲电度每转一圈发1个或4个脉冲，计算机采到脉冲后，将脉冲个数除以每度圈数，再乘以倍率（电流变比与电压变比成积）就变为实际的电度数，通过每圈转动时间，可以计算出有功或无功功率，通过有功，无功功率可以计算出功率因数。
13路开关量输入中有一路为手动合闸输入，通过手动分闸开关（按扭）常开接触点，JKH系列电力监控器就可以判断是否为人工就地手动分闸，如果是监控器，就不再发事故跳闸信号，只发开关状态信号，对于两路遥控或四路分闸，将两个或四个手动分闸开关（按扭）常开接点并联后，接入手动分闸输入。13路开关量输入中有一路为主开关状态输入，JKH系列电力监控器及时将开关状态发往计算机，当没有遥控分闸或人工就地分闸是，开关状态打开，则立即将跳闸信号发往计算机。有一路隔离开关状态输入，可以反映隔离开关或手车位置，也可作为开关状态位置指示。
13路开关量输入中有8路事故预告信号（可接开关状态），通过各种信号继电器的常开接点，JKH系列电力监控器及时将预告信号发往计算机，预告信号不解除，一分钟后又重新发一次，直到信号解除为上止。通过中央站软件配置来区分是事故预告还是开关状态位置显示。
（6）对于只有一两个变配电室的小型供电系统，电力监控器直接与配有专用智能网卡的中央控制站相联接，每个智能网卡能带32个地址的电力监控器，省掉了现场控制站的投资。本变电站配两个智能网卡，分别带32个、25个电力监控器。
2系统容量
（1）中央控制站最大可带32个现场控制站，最远距离5KM，超过时需加中间继电器。系统最大测量、信号与控制点为21504个。本变电站配两个智能网卡，分别带32个、25个电力监控器，（甲机房高、低压系统）带了JKH300系列监控器32个。（乙、丙机房高、低压系统）带了JKH300系列监控器25个，最远距离未超过2.5M。
（2）每个现场控制站可带32个JKH300系列电力监控器，最远距离为3Km，（本站暂时未采用）。
（3）JKH系列电力监控器分为30
1、302两种规格（原理图如图四所示）。
JKH-301型有4路模拟量遥测，1 路有功电度与有功功率遥测，1 路无功电度与无功功率遥测，功率因数通过计算得出，4 路遥控输出，可控制两个电动开关的合、分闸，1 路手动分闸状态遥信，1 路主开关状态与事故跳闸遥信，1路隔离开关状态遥信，8路事故预告遥信（可接主开关状态），占用一个监控器地址号。JKH-301型还可以控制低压两路开关的合分闸和测量两路开关的有功电度。JKH-303型有4路模拟量遥信，2路有功电度与有功功率遥测，功率因数通过计算得出，（或4 路有功电度测量），4路遥控输出， 1 路手动分闸状态遥信，4 路主开关状态与事故跳闸遥信，4路事故预告信号遥信（可接开关状态），占用两个监控器地址号，（本站摇控、有功、无功电度未做要求）。
（4）模拟盘可由模拟盘控制器控制，模拟盘控制器挂在系统通信线上，可由中央站计算机控制，也可独立运行直接控制模拟盘。一个模拟盘控制器可控制64个灯（32路开关通断状态）。
3系统功能
（1）遥测：测量精度一般为1%，特殊为0.5%，可对全厂供电系统的电流，电压，有功功率，无功电度，无功功率，功率因数及带有变送器输出各种直流模拟信号等进行遥测。所有测量数据半小时存盘一次，数据保存一年。所有数据可通过画面进行观察。可在总画面及各分站开关运行状态画面上进行实时显示，也可进行有关回路的趋势记录。
（2）遥信：可对全厂供电系统的开关运行状态实施实时监视，并有事故跳闸，事故预告及电流，电压，温度等越限报警。事故跳闸时间分辨率1ms，并有事故时间，和事故电流及跳闸时间和开关跳闸前的电流记录。
（3）遥控：可对全厂供电系统的电动开关实现远距离合，分闸遥控，并有操作人，监护人，操作票号记录与打印（本站暂时未采用）。
（4）本系统软件已标准化，用户只需通过组态软件，另外还有硬件及模拟盘测试软件与专用绘图软件。电流与电压变比，越限报警值，电度表每度圈数及表底数，保护整定值及整定时限，模拟量修正等，均可在中央站进行设置与修改，并下发到电力监控器。
（5）本综合自动化系统中央控制站与上位机及现场控制站之间采用隔离型RS-485通信接口，通信速率为4800波特，通信距离可达5KM。
4变电站实现综合自动化以后有以下的优点
（1）提高变电站的安全、可靠运行水平及管理水平。变电站实现自动化以后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行，即提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预，减少误操作。运行人员只要通过观看CRT屏幕，对本站及本站外的（乙、丙机房）主要设备和各输配电线路的运行工况和参数便一目了然，且乙、丙机房电气设备的故障及事故也会及时了解，给处理事故节省了时间。
（2）减少维护工作量，减少值班员劳动。由于综合自动化系统中，各子系统有故障自诊断功能，系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间。变电站的综合自动化是自动化技术、计算机技术及通信技术等高科技在变电站领域的综合应用，可对本站外的主要设备、输配电设备及各路负荷进行远距离监控，及监控系统的自动打印运行记录，大大减少了值班员劳动。
（3）设计结构简单，变配电采用计算机控制以后，可以不再设计集中的信号声光报警，完全可以通过计算机监控系统进行声光或语言报警，这样整个信号系统设计就简化很多。也可以对进线与母联联络开关信号系统保留原有集中声光报警系统，同时也进入计算机系统，而对剩余出线回路，设计时不进入集中声光报警系统，只进入计算机监控系统进行声光或语音报警。
总之，变电站的综合自动化系统提高了变电站全面的技术水平和管理水平，提高安全、可靠、稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，提高供电质量，促进配电系统自动化，将会成为今后电台新建变电站的主导技术。
收稿日期：2015-02-19
作者简介：李文龙（1969―），男，青海湟中人，本科，助理工程师，从事电力专业10多年。
