箱式變電站智能系統設計
李九林(中電電氣集團，江蘇揚中212200)摘要：智能箱式變電站可以實現無人值守和遠程管理，提高供電可靠性和電能質量，滿足用戶對供電的高要求。介紹了由智能監控儀表、智能模塊和網絡組成的箱式變電站分布式智能控制系統的設計思想。關鍵詞：箱式變電站；智能化；設計概述現代工業的持續生產和人民生活水平日益提高，電力用戶對電能質量和供電可靠性的要求越來越高。箱式變電站作為直接面向用戶的成套終端配電產品，因其成套性強、投資快、體積小、占地小、負荷中心深、終端電能質量提高、安裝使用方便、易于與周圍環境協調等優點，得到了快速發展和廣泛應用。采用配電自動化技術的智能箱式變電站可以保證供電的連續性，提高供電的可靠性和電能質量，實現無人值守和遠程監控管理。箱式變電站的智能化是應用計算機技術、微電子技術、電力電子技術、網絡技術等對斷路器等電器和配電設備進行切換，實現系統的智能化，使其具有控制、測量、工作狀態遠程傳輸、保護參數遠程設定、事故和故障判斷、保護和記錄等功能。結合網絡技術和無線傳輸技術，實現遠程集中監控和分級管理，替代人工值守和檢查儀器，即時判斷、切割和記錄故障。將電力設備的運行管理與集散控制系統和電子順磁共振系統相結合，實現高效統一管理，是現代企業的發展要求。對于一個智能小區或建筑來說，智能變配電系統已經成為一種必然的設備和選擇。2.箱式變電站智能系統設計2.1箱式變電站智能系統結構典型箱式變電站的主要方案如圖1所示，主要由三部分組成：高壓————SF6環網單元；干式變壓器——干式變壓器或油浸式變壓器；低壓進線柜(包括計量)、出線柜(5回路)、電容補償柜(6回路)。根據系統的特點、供電方式和負荷性質的具體要求，采用分層分布式結構，選用丹東華通生產的具有網絡通信能力的網絡電力儀表和智能模塊，通過網絡電纜將整個系統各種電氣設備的信息連接到一個或多個監控站，形成一個智能系統。根據分層分布的原則，智能系統由站控層、通信層和間隔層三部分組成。結構框圖見圖2。系統采用分布式設計，一個組件對應一個回路(區間)，每個區間都有先立的功能，根據回路反映功能。每臺智能儀器或模塊都本地安裝在高低壓柜上，每臺智能設備都有一個通信接口，通過通信網絡與監控主機進行通信。監控主機實時監控箱變系統的運行狀態，并對采集的信息進行分類、存儲和管理。每個電氣設備的控制操作可以在監控主機上集中完成，也可以在本地完成。間隔層：由分散安裝在高低壓開關柜(包括電路)上的智能儀表和模塊組成，用于采集現場數據和執行通信命令。通信層：由網絡通信控制器和網線組成，轉換通信協議，實現數據通信。站控層：主要由監控計算機和后臺監控軟件組成，系統管理功能由計算機和軟件實現。2.2系統配置根據系統特點和各回路智能監控功能要求，配置箱式變電站智能系統 #p#分頁標題#e#
表1智能系統配置及要求電路/設備(裝置)名稱配置功能要求備注高壓開關SF6環網開關柜PDM-800 PDM-800S遙測：三相電流通信：熔斷器跳閘指示、負荷開關及接地開關位置指示、短路及接地故障指示、干式變壓器超溫報警/跳閘、氣體保護RS485接口/Modbus協議干式變壓器S11-M-500低壓進線框架斷路器PDM-820AC遙測：遙測值/電流遙讀頻率和諧波遠程通信：遠程監控斷路器狀態，并獲取故障原因、時間和數值遠程控制：遠程調節遠程分合閘斷路器：遠程修改或設置參數RS485接口/Modbus協議重要MCCB電路塑殼斷路器250 a/160 adpm-810 PML遙測3360電流、電壓、功率因數、有功/無功電能、頻率、 諧波遠程通信：斷路器分合閘狀態和故障狀態遠程控制：斷路器分合閘RS485接口/Modbus協議通用MCCB電路塑殼斷路器100A*3PDM-810PL遙測3360電流、電壓、功率因數、有功/無功電能和頻率遠程通信：斷路器分合閘狀態和故障狀態RS485接口/Modbus協議無功功率補償15kVar*6電路PDM-820QC遙測3360電流、相/線電壓、功率因數， 有功/無功/視在功率和頻率遠程通信：電容切換(12路)RS485接口/Modbus協議網絡通信控制器2000R數據集中、通信協議轉換2.3智能箱式變電站關鍵點2.3.1智能箱式變電站內部通信網絡和遠程通信的實現智能箱式變電站系統采用簡單經濟的傳輸線串行通信方式，網絡接口采用RS485標準接口，現場間隔層與站控層實時數據交換采用網絡通信控制器，實現通信數據的高速上行。 網絡通信控制器具有先立前端處理器的功能，可以先立運行，不依賴于站控層的監控計算機系統，完成通信數據采集、交換和協議轉換，方便不同接口的設備連接通信，實現與上級監控系統的信息共享。箱式變電站采用抗干擾性能好的雙絞線作為傳輸介質。1200米范圍內的箱式變壓器和主控站采用雙絞線傳輸；無線傳輸可以遠距離使用，距離可以達到10公里。2.3.2工作電源的提取所有智能監控儀表在工作時都需要提供工作電源。常用的供電方案有兩種。一種是在高壓室增加一個PT柜，會提供交流220V/110V電源，但是增加PT柜必然會增加箱變的體積和成本；第二，電池用于提供DC電源，但其使用壽命不能滿足箱式變壓器的預期壽命要求。考慮到供電提取的方便性和經濟性，SF6采用了這種方式
環網柜的進線回路加裝一只專用電壓互感器，從電壓互感器二次側引出～220V電壓作為高壓部分智能儀表的工作電源。低壓部分的工作電源從回路開關的上樁頭直接引出；也可以從高壓室的電壓互感器的二次側提取。2.3.3監控組態軟件監控組態軟件是為了減少用戶開發維護的工作量而開發的一種軟件技術。智能系統配備了配套的組態軟件，用戶在不需要編寫代碼程序的情況下，就可以生成適合自己需要的應用系統。組態軟件采用WINDOWS中文操作系統，支持雙機雙網配置，滿足大數據量、實時性強的采集要求。2.3.4多臺智能化箱變的聯網對于一個用戶，可能有數臺分布在不同地點的智能化箱變，這數臺智能化箱變也需要進行集中監控和管理。根據監控、管理要求，將每臺智能化箱變的網絡通訊控制器通過工業以太網（TCP/IP）或其它現場總線如PROFIBUS/DEVICENET連接起來，可以方便的組網實現集中監控與管理。3.智能化箱變系統的特點應用配電自動化技術實現的箱式變電站智能化系統主要具有以下特點：⑴ 計算機和通訊網絡使配電系統透明化；提高配電系統安全性、可靠性和管理水平；⑵采用安全可靠的現場控制總線--RS485/工業以太網技術作為通訊層，各裝置的信息在通訊層共享，取消了大量的控制電纜，簡化二次接線，減少施工難度及維護工作量，節省了大量的人力物力，降低了綜合成本。⑶功能完善，實現箱變的保護、運行監視、遠程控制、事故告警、事件記錄、諧波分析、數據記錄管理等功能。⑷系統具有良好的開放性與靈活性，可以方便地與其它相關自動化系統和智能裝置聯網通信，如DCS系統，樓宇控制系統，消防系統等，實現自動化系統間的信息共享和綜合管理。4.智能系統的主要技術指標4.1系統符合電磁兼容標準IEC255的要求4.2主要技術指標箱變的智能化系統的主要技術指標見表2。表2智能化系統的主要技術指標名稱指標測量精度電流、相/線電壓、零序電流、頻率：0.2有功/無功功率、功率因數、有功/無功電能、電流/電壓諧波：05通訊速率1200—9600bps可調傳輸距離雙絞線：1200米無線：10千米平均無故障時間≥50000h #p#分頁標題#e#[1][2]下一頁
