李九林(中電電氣集團(tuán)，江蘇揚(yáng)中212200)摘要：智能箱式變電站可以實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程管理，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，滿足用戶對供電的高要求。介紹了由智能監(jiān)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(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。關(guān)鍵詞：箱式變電站；智能化；設(shè)計(jì)概述現(xiàn)代工業(yè)的持續(xù)生產(chǎn)和人民生活水平日益提高，電力用戶對電能質(zhì)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(chǎn)品，因其成套性強(qiáng)、投資快、體積小、占地小、負(fù)荷中心深、終端電能質(zhì)量提高、安裝使用方便、易于與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)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(xù)性，提高供電的可靠性和電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。箱式變電站的智能化是應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(shè)備進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，使其具有控制、測量、工作狀態(tài)遠(yuǎn)程傳輸、保護(hù)參數(shù)遠(yuǎn)程設(shè)定、事故和故障判斷、保護(hù)和記錄等功能。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和分級(jí)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(shè)備的運(yùn)行管理與集散控制系統(tǒng)和電子順磁共振系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效統(tǒng)一管理，是現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展要求。對于一個(gè)智能小區(qū)或建筑來說，智能變配電系統(tǒng)已經(jīng)成為一種必然的設(shè)備和選擇。2.箱式變電站智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1箱式變電站智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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)線柜(包括計(jì)量)、出線柜(5回路)、電容補(bǔ)償柜(6回路)。根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)、供電方式和負(fù)荷性質(zhì)的具體要求，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，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，通過網(wǎng)絡(luò)電纜將整個(gè)系統(tǒng)各種電氣設(shè)備的信息連接到一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控站，形成一個(gè)智能系統(tǒng)。根據(jù)分層分布的原則，智能系統(tǒng)由站控層、通信層和間隔層三部分組成。結(jié)構(gòu)框圖見圖2。系統(tǒng)采用分布式設(shè)計(jì)，一個(gè)組件對應(yīng)一個(gè)回路(區(qū)間)，每個(gè)區(qū)間都有先立的功能，根據(jù)回路反映功能。每臺(tái)智能儀器或模塊都本地安裝在高低壓柜上，每臺(tái)智能設(shè)備都有一個(gè)通信接口，通過通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信。監(jiān)控主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控箱變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并對采集的信息進(jìn)行分類、存儲(chǔ)和管理。每個(gè)電氣設(shè)備的控制操作可以在監(jiān)控主機(jī)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(guān)柜(包括電路)上的智能儀表和模塊組成，用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和執(zhí)行通信命令。通信層：由網(wǎng)絡(luò)通信控制器和網(wǎng)線組成，轉(zhuǎn)換通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。站控層：主要由監(jiān)控計(jì)算機(jī)和后臺(tái)監(jiān)控軟件組成，系統(tǒng)管理功能由計(jì)算機(jī)和軟件實(shí)現(xiàn)。2.2系統(tǒng)配置根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)和各回路智能監(jiān)控功能要求，配置箱式變電站智能系統(tǒng) #p#分頁標(biāo)題#e#

表1智能系統(tǒng)配置及要求電路/設(shè)備(裝置)名稱配置功能要求備注高壓開關(guān)SF6環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜PDM-800 PDM-800S遙測：三相電流通信：熔斷器跳閘指示、負(fù)荷開關(guān)及接地開關(guān)位置指示、短路及接地故障指示、干式變壓器超溫報(bào)警/跳閘、氣體保護(hù)RS485接口/Modbus協(xié)議干式變壓器S11-M-500低壓進(jìn)線框架斷路器PDM-820AC遙測：遙測值/電流遙讀頻率和諧波遠(yuǎn)程通信：遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)嗦菲鳡顟B(tài)，并獲取故障原因、時(shí)間和數(shù)值遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程分合閘斷路器：遠(yuǎn)程修改或設(shè)置參數(shù)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(shù)、有功/無功電能、頻率、 諧波遠(yuǎn)程通信：斷路器分合閘狀態(tài)和故障狀態(tài)遠(yuǎn)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(shù)、有功/無功電能和頻率遠(yuǎn)程通信：斷路器分合閘狀態(tài)和故障狀態(tài)RS485接口/Modbus協(xié)議無功功率補(bǔ)償15kVar*6電路PDM-820QC遙測3360電流、相/線電壓、功率因數(shù)， 有功/無功/視在功率和頻率遠(yuǎn)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(shù)據(jù)集中、通信協(xié)議轉(zhuǎn)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(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信的實(shí)現(xiàn)智能箱式變電站系統(tǒng)采用簡單經(jīng)濟(jì)的傳輸線串行通信方式，網(wǎng)絡(luò)接口采用RS485標(biāo)準(zhǔn)接口，現(xiàn)場間隔層與站控層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換采用網(wǎng)絡(luò)通信控制器，實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)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(yùn)行，不依賴于站控層的監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成通信數(shù)據(jù)采集、交換和協(xié)議轉(zhuǎn)換，方便不同接口的設(shè)備連接通信，實(shí)現(xiàn)與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)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(zhì)。1200米范圍內(nèi)的箱式變壓器和主控站采用雙絞線傳輸；無線傳輸可以遠(yuǎn)距離使用，距離可以達(dá)到10公里。2.3.2工作電源的提取所有智能監(jiān)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足箱式變壓器的預(yù)期壽命要求?？紤]到供電提取的方便性和經(jīng)濟(jì)性，SF6采用了這種方式

環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)線回路加裝一只專用電壓互感器，從電壓互感器二次側(cè)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(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(cè)提取。2.3.3監(jiān)控組態(tài)軟件監(jiān)控組態(tài)軟件是為了減少用戶開發(fā)維護(hù)的工作量而開發(fā)的一種軟件技術(shù)。智能系統(tǒng)配備了配套的組態(tài)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(yīng)用系統(tǒng)。組態(tài)軟件采用WINDOWS中文操作系統(tǒng)，支持雙機(jī)雙網(wǎng)配置，滿足大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的采集要求。2.3.4多臺(tái)智能化箱變的聯(lián)網(wǎng)對于一個(gè)用戶，可能有數(shù)臺(tái)分布在不同地點(diǎn)的智能化箱變，這數(shù)臺(tái)智能化箱變也需要進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。根據(jù)監(jiān)控、管理要求，將每臺(tái)智能化箱變的網(wǎng)絡(luò)通訊控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP）或其它現(xiàn)場總線如PROFIBUS/DEVICENET連接起來，可以方便的組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與管理。3.智能化箱變系統(tǒng)的特點(diǎn)應(yīng)用配電自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的箱式變電站智能化系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)：⑴ 計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)使配電系統(tǒng)透明化；提高配電系統(tǒng)安全性、可靠性和管理水平；⑵采用安全可靠的現(xiàn)場控制總線--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，簡化二次接線，減少施工難度及維護(hù)工作量，節(jié)省了大量的人力物力，降低了綜合成本。⑶功能完善，實(shí)現(xiàn)箱變的保護(hù)、運(yùn)行監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、事故告警、事件記錄、諧波分析、數(shù)據(jù)記錄管理等功能。⑷系統(tǒng)具有良好的開放性與靈活性，可以方便地與其它相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)和智能裝置聯(lián)網(wǎng)通信，如DCS系統(tǒng)，樓宇控制系統(tǒng)，消防系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)間的信息共享和綜合管理。4.智能系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)4.1系統(tǒng)符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)IEC255的要求4.2主要技術(shù)指標(biāo)箱變的智能化系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)見表2。表2智能化系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)名稱指標(biāo)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(shù)、有功/無功電能、電流/電壓諧波：05通訊速率1200—9600bps可調(diào)傳輸距離雙絞線：1200米無線：10千米平均無故障時(shí)間≥50000h #p#分頁標(biāo)題#e#

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