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(shí)現無(wú)人值守和遠程管理，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，滿(mǎn)足用戶(hù)對供電的高要求。介紹了由智能監控儀表、智能模塊和網(wǎng)絡(luò )組成的箱式變電站分布式智能控制系統的設計思想。關(guān)鍵詞：箱式變電站；智能化；設計概述現代工業(yè)的持續生產(chǎn)和人民生活水平日益提高，電力用戶(hù)對電能質(zhì)量和供電可靠性的要求越來(lái)越高。箱式變電站作為直接面向用戶(hù)的成套終端配電產(chǎn)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(zhì)量提高、安裝使用方便、易于與周?chē)h(huán)境協(xié)調等優(yōu)點(diǎn)，得到了快速發(fā)展和廣泛應用。采用配電自動(dòng)化技術(shù)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(zhì)量，實(shí)現無(wú)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(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等對斷路器等電器和配電設備進(jìn)行切換，實(shí)現系統的智能化，使其具有控制、測量、工作狀態(tài)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(wǎng)絡(luò )技術(shù)和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，實(shí)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(shí)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(shí)現高效統一管理，是現代企業(yè)的發(fā)展要求。對于一個(gè)智能小區或建筑來(lái)說(shuō)，智能變配電系統已經(jīng)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(huán)網(wǎng)單元；干式變壓器——干式變壓器或油浸式變壓器；低壓進(jìn)線(xiàn)柜(包括計量)、出線(xiàn)柜(5回路)、電容補償柜(6回路)。根據系統的特點(diǎn)、供電方式和負荷性質(zhì)的具體要求，采用分層分布式結構，選用丹東華通生產(chǎn)的具有網(wǎng)絡(luò )通信能力的網(wǎng)絡(luò )電力儀表和智能模塊，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )電纜將整個(gè)系統各種電氣設備的信息連接到一個(gè)或多個(gè)監控站，形成一個(gè)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(jiàn)圖2。系統采用分布式設計，一個(gè)組件對應一個(gè)回路(區間)，每個(gè)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(gè)通信接口，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )與監控主機進(jìn)行通信。監控主機實(shí)時(shí)監控箱變系統的運行狀態(tài)，并對采集的信息進(jìn)行分類(lèi)、存儲和管理。每個(gè)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(kāi)關(guān)柜(包括電路)上的智能儀表和模塊組成，用于采集現場(chǎng)數據和執行通信命令。通信層：由網(wǎng)絡(luò )通信控制器和網(wǎng)線(xiàn)組成，轉換通信協(xié)議，實(shí)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(shí)現。2.2系統配置根據系統特點(diǎn)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(yè)標題#e#

表1智能系統配置及要求電路/設備(裝置)名稱(chēng)配置功能要求備注高壓開(kāi)關(guān)SF6環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜PDM-800 PDM-800S遙測：三相電流通信：熔斷器跳閘指示、負荷開(kāi)關(guān)及接地開(kāi)關(guān)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(xié)議干式變壓器S11-M-500低壓進(jìn)線(xiàn)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(tài)，并獲取故障原因、時(shí)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(xié)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(wú)功電能、頻率、 諧波遠程通信：斷路器分合閘狀態(tài)和故障狀態(tài)遠程控制：斷路器分合閘RS485接口/Modbus協(xié)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(wú)功電能和頻率遠程通信：斷路器分合閘狀態(tài)和故障狀態(tài)RS485接口/Modbus協(xié)議無(wú)功功率補償15kVar*6電路PDM-820QC遙測3360電流、相/線(xiàn)電壓、功率因數， 有功/無(wú)功/視在功率和頻率遠程通信：電容切換(12路)RS485接口/Modbus協(xié)議網(wǎng)絡(luò )通信控制器2000R數據集中、通信協(xié)議轉換2.3智能箱式變電站關(guān)鍵點(diǎn)2.3.1智能箱式變電站內部通信網(wǎng)絡(luò )和遠程通信的實(shí)現智能箱式變電站系統采用簡(jiǎn)單經(jīng)濟的傳輸線(xiàn)串行通信方式，網(wǎng)絡(luò )接口采用RS485標準接口，現場(chǎng)間隔層與站控層實(shí)時(shí)數據交換采用網(wǎng)絡(luò )通信控制器，實(shí)現通信數據的高速上行。 網(wǎng)絡(luò )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(lài)于站控層的監控計算機系統，完成通信數據采集、交換和協(xié)議轉換，方便不同接口的設備連接通信，實(shí)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(xiàn)作為傳輸介質(zhì)。1200米范圍內的箱式變壓器和主控站采用雙絞線(xiàn)傳輸；無(wú)線(xiàn)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(shí)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(gè)PT柜，會(huì )提供交流220V/110V電源，但是增加PT柜必然會(huì )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(mǎn)足箱式變壓器的預期壽命要求?？紤]到供電提取的方便性和經(jīng)濟性，SF6采用了這種方式

環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)線(xiàn)回路加裝一只專(zhuān)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(kāi)關(guān)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(tài)軟件監控組態(tài)軟件是為了減少用戶(hù)開(kāi)發(fā)維護的工作量而開(kāi)發(fā)的一種軟件技術(shù)。智能系統配備了配套的組態(tài)軟件，用戶(hù)在不需要編寫(xiě)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(tài)軟件采用WINDOWS中文操作系統，支持雙機雙網(wǎng)配置，滿(mǎn)足大數據量、實(shí)時(shí)性強的采集要求。2.3.4多臺智能化箱變的聯(lián)網(wǎng)對于一個(gè)用戶(hù)，可能有數臺分布在不同地點(diǎn)的智能化箱變，這數臺智能化箱變也需要進(jìn)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(wǎng)絡(luò )通訊控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP）或其它現場(chǎng)總線(xiàn)如PROFIBUS/DEVICENET連接起來(lái)，可以方便的組網(wǎng)實(shí)現集中監控與管理。3.智能化箱變系統的特點(diǎn)應用配電自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現的箱式變電站智能化系統主要具有以下特點(diǎn)：⑴ 計算機和通訊網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)控制總線(xiàn)--RS485/工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)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(jiǎn)化二次接線(xiàn)，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(shí)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(kāi)放性與靈活性，可以方便地與其它相關(guān)自動(dòng)化系統和智能裝置聯(lián)網(wǎng)通信，如DCS系統，樓宇控制系統，消防系統等，實(shí)現自動(dòng)化系統間的信息共享和綜合管理。4.智能系統的主要技術(shù)指標4.1系統符合電磁兼容標準IEC255的要求4.2主要技術(shù)指標箱變的智能化系統的主要技術(shù)指標見(jiàn)表2。表2智能化系統的主要技術(shù)指標名稱(chēng)指標測量精度電流、相/線(xiàn)電壓、零序電流、頻率：0.2有功/無(wú)功功率、功率因數、有功/無(wú)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(xiàn)：1200米無(wú)線(xiàn)：10千米平均無(wú)故障時(shí)間≥50000h #p#分頁(yè)標題#e#

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