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浅谈变电所计算机监控系统

供稿:工控网 2014/7/6 13:45:00

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1、前言  变电所计算机监控技术是利用现代自动化技术、电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,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管理有机地融合在一起。完成调度端遥测、遥信、遥控、遥调四遥功能。改进供电质量,力求供电最为安全、可靠、方便、灵活,经济,变配电管理更为有效,从而改善供电质量,提高服务水平,减少运行费用。  近年来,变电所计算机监控技术得到了迅速的发展,但为更好的保证计算机监控系统性能的安全可靠、运行稳定,还应提高变电所的抗电磁干扰能力。2、系统构成   变配电所计算机监控系统由带有通讯接口的采集控制模块:多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、现场管理机、24V直流电源以及中央管理机等组成。中央管理机是本系统的集中管理中心。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、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。3、系统内容  3.1 变配电所计算机监控系统的硬件部分  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遥测、遥信、遥控功能。该仪表与CT、PT直接相连,采集高精度交流信号,经过离散数学计算,即可测量出各个回路电量参数(测量精度为0.5%),该仪表具有八路开关量输入,四路继电器输出,同时带有自检功能,可与综合继电保护装置配合使用。  (1)将CT、PT直接接入电力综合仪表测量回路中,即可测量出该回路的电量参数。实现该回路的“遥测”;  (2)该仪表的八路开关量输人分别采集该柜中断路器的分合闸状态、手车工作位置、电机储能状态以及接地刀闸位置,同时对综合继电保护装置中的故障跳闸信号和内部故障进行采集、分析,给予报警,并显示该回路的故障类型。实现该回路的“遥信”;  (3)该仪表的继电器输出分别接至断路器的分、合闸线圈上,实现断路器的远程控制,即断路器的“遥控”。  在0.4kV低压主进、母联同样采用电力综合仪表来实现“三遥”功能。该仪表与CT、母线直接相连,采集高精度交流信号,测量该回路的实际电量,实现遥测,同时对主进、母联开关的断路器合、分闸状态,框架式开关的位置以及故障报警等开关量实现遥信,并对断路器实现远程遥控。  3.1.1 遥信  利用开关量采集输入模块采集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号以及框架式开关的位置,并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实现监控,一个单独模块一般可采集16路开关状态。  3.1.2遥测  (1)通过电流量输人采集模块采集各出线回路的各相电流,单个模块可采集16回路电流。 每一个回路可以由电流量输入模块采集该回路的电流,并根据测量的实际电压、功率因数等来计算该回路的实际用电量。  (2)通过模拟量输入模块采集变压器的温度信号、湿度信号以及液位信号等模拟量信号(各个模拟量信号需有4—20mA或0—5V输出)。  3.1.3遥控  通过继电器控制输出模块分别对低压各出线回路(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。  现场管理机在本系统中位于中央管理机与各模块之间,作为一级底层控制单元,增加系统的可靠性。其功能是:进行现场调试,利用现场管理机动性对各模块进行现场参数整定,独立完成现场显示工作,并将信号整理后通过通讯线(ILS485)发送给中央管理机,同时接受中央管理机所下达的命令。可作为中央管理机的备用机,具有显示功能、自检功能。  3.2 变配电所计算机监控系统的软件部分  变配电所计算机监控系统所安装的监控软件是基于Windows环境下的电力系统专用组态软件,能够运行在Microsoft WindowsNT、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驱动程序,支持诸多工控产品,并遵循开放式数据库联接(ODBC)标准。允许通过第三方,如Microsoft Access,SQL Server等访问本系统数据库。  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握和控制设备运行状况的主要途径,特别是保护设备的可靠性的提高已经简化了人机接口和就地控制的功能,所以更应具有性能安全可靠、运行稳定、功能完善、人机界面友好、便以扩展、扩容、修改和增加新的功能、接口简单,重新安装和运行维护方便,最好能是各设备厂家可以统一使用的适用于不同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  显示变配电站实际开关柜体图、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、频率以及功率因数等电量参数;  显示各开关的分、合状态和事故报警类别等;  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以及高温、超高温报警及瓦斯保护;  显示其他工艺设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出现过载跳闸、短路故障跳闸以及综合继电保护装置内部故障时,计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称、事故类别。  超限报警:当变配电系统的各电量参数出现超过额定值时或其他工艺设备超限运行时,计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。  三相不平衡系数报警:当变、配电系统的三相电流或三相电压值出现不平衡时(可自定义范围),计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。  (3)控制功能  在变配电站总值班室中央管理机处,可以通过鼠标器控制各种高、低压开关(带有电动操作机构或者带有交流接触器)的合闸和分闸;同时也可实现电气闭锁功能,以防止具有闭锁回路的开关误操作;  在中央管理机处鼠标下达操作命令时具有密码识别功能,只有操作人员输入正确密码时才可下达操作命令。  (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、功率因数值以及这些参数一天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类别;  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小时内单位小时用电量及电量图,同时具有峰谷计费功能。  (5)历史记录  值班室计算机软件能将所监测并统计的各种电量参数、各断路器或开关的状态变化时间、报警故障类别、操作人员代码和时间、开关机时间等永久保存,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,诊断功能将提供详细的故障信息,以便及时排除故障。4、系统特点  4.1 变配电所计算机监控系统的末端数据采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电流信号或交流0-100V电压信号(380/220V低压系统直接取交流0-220V或0-380V电压信号),不再需要各种电量变送器,开关柜上各种测量仪表可以取消,外部电缆只有一根通信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本身已经具备监控功能,只要设计一根通信电缆引至值班室中央管理机,就可以实现集中监测与远方调度。但由于各厂家的通讯协议不统一,实现联网较困难,开关柜内的继电保护、信号与控制回路仍保留。因此,如何统一通讯协议,是系统未来发展方向,这样系统将更加简单。  4.3 变配电所计算机监控系统对高次谐波的监控、记录和保护有待于完善。  4.4 应用新技术,一次断路器设备无油化,二次控制元件无触点集成模块化,提高了设备运行可靠性,减少了设备维修工作。  4.5 变电所负荷调整、电压调节及电量报表等工作都由调度直接完成,改变了过去那种调度下令,变电运行人员接令执行操作的繁琐环节,降低了变电所运行误操作事故的发生。  4.6 调度可直接监视变电设备运行情况,发生故障能及时、准确地提供原始数据,为事故处理提供方便。5、目前监控系统运行中普遍存在的问题  (1)实时数据的采集和应用上的不足。    实时数据的采集是关系到能否安全正常运行的基础,后台监控系统应该具备将所有设备运行监视的模拟量如电流、电压、频率、温度、开关刀闸位置、开关储能信号、装置运行信号、有功和无功电度量。首先普遍的监控软件均具有小的数据量时不显示或不正常显示。特别是有的软件修改单位都不是很方便。潮流方向不易更改等。温度的接口存在技术上处理的难点,基本上不能正确显示主变的温度。其次就是在应用上存在很多缺点,如各种采集量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。电压偏低时不能提示唯有接地时由保护装置提供报警信号,而不能利用电脑也分析直观表示是哪相接地,而电压回路断线也同样不能由监控软件来提供告警信号和分析。  (2)在设计上存在的不足。  ①厂家生产的通讯规约的不同,造成了监控软件适应性不强。  ②由于厂家自身的能力问题

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