港口码头变配电所计算机监控系统的设计及应用

摘要：本文对变配电所的计算机监督控制系统的构成、内容及特点进行了叙述，并结合港口码头工程事例再现了实时检测、远程控制、事故报警及故障分析等功能的实现。 关键词：遥测；遥信；遥控

Abstract: in this paper, on which the power substation computer supervisory control system of the content and features of the narrative, and combined with the examples of port engineering reproduces the functions of real-time detection, remote control, fault alarm and fault analysis etc..

Keywords: remote sensing; remote communication; remote control

中图分类号：TM77文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

l前言

变配电所是电力输送系统中的一个重要组成环节，它的任务是接受电能，变换电能电压，将电网输送来的35kv或10kv高压电能降低为普通电力设备及照明灯具能使用的额定电压380v/220v，并分配和输送到所需的地方。变配电所能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电所进行监控和保护具有十分重要的意义。

变配电所计算机监控系统是利用现代电子技术、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，能改进供电质量，力求供电最为安全、可靠、方便、灵活，经济性好。真正实现变配电所的无人值守，全面提高变配电运行管理的现代化水平，减少运行费用。

2系统构成

变配电所计算机监控系统采用分散、分层、分布式结构设计，按间隔单元划分、模块化设计，整个系统分为三层；现场监控层、通信管理层和系统管理层。

2.1 现场监控层：所有监控单元相对独立，按一次设备对应分布式配置，就地安装在开关柜回路内，完成保护、控制、监测和通信等功能，同时具有动态实时显示开关设备工作状态、运行参数、故障信息和时间记录、保护定值等功能。监控单元与开关柜融为一体，构成智能化开关柜，经RS485通信接口介入现场总线。

2.2 通信管理层：完成监控层和管理层之间的网络连接、转换和数据、命令的交换，通过以太网可实现系统与办公信息管理系统（MIS）、建筑设备监控（BAS）和智能消防管理系统（FAS）等自动化系统的网络通信，达到信息资源共享，系统还具备与模拟显示屏、智能直流电源系统、柴油机发电机组、变压器温控单元等其他智能设备的通信接口。

2.3 系统管理层：由监控主机、大屏幕彩显、打印机、UPS电源等组成。监控主机采用高性能计算机，选用专业组态监控软件完成变配电系统的全部监控功能，系统软件基于多进程、多任务MicrosftWindowsNT/2000中文操作系统。

2.4 变配电数据通过现场监控层进行分散采集和就地显示，经过变配电通信管理层的通信网络接口与系统管理层的主机系统联网，MODBUS通信协议转换，实现对各种配电网络的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、电能量等电参数进行监测以及对断路器的分合状态、故障信息进行监测，以及对断路器的分合状态进行控制，最终由系统管理层实现集中的管理。其典型的系统远离方框图如图1所示。

3系统内容

3．1变配电所计算机监控系统的硬件部分

首先，对于35kV以下的高压中心配电所主进、出线、母联可采用电力综合仪表来实现遥测、遥信、遥控功能是必不可少的。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。如：一般在高压10kV中心配电所的主进、母联以及出线柜中采用电力综合仪表与综合继电保护装置进行配合使用，来实现高压10kV中心配电所的监测与保护要求，即全电量（电流、电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电度和无功电度）遥测，断路器、失压跳闸故障、过电流故障、单相接地故障的遥信，断路器合闸、跳闸的遥控。具体接线如图2所示。

由图2可知：

1)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入分别采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、温度等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、继电保护及自动装置信号、设备运行状态信号等）。如配电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”。

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。具体接线方式与图2基本相同。

根据电力综合仪表的功能特点也可实现低压配电出线回路的“三遥”功能，但因配电室低压出线回路较多，采用该仪表分散安装于开关柜内经济投资较大，电气设备制造商根据低压配电出线回路采集特点(即一般采集回路开关的合分闸状态、报警信号以及回路的电流、电压等)、基于降低成本的原则，专门开发了一种实用于低压配电出线回路的带有RS485通讯接口，支持MODBUS通讯协议的模块，分别对各回路实现“三遥”功能。模块集中组屏，可方便电力管理者对低压站出线回路集中管理。

3．1．1遥信

通过系统电流量输入采集模块实现变配电所中所有各出线回路开关量的采集，如断路器的分合闸状态、手车工作位置、操作机构电机储能状态、断路器故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号、事故跳闸信号、综合保护器的故障类型、以及框架式空气开关的位置，并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实时监控。一个单独模块可采集16路开关状态。具体接线方式如图3所示。

3．1．2遥测

1)通过电流量输人采集模块对各出线回路的各相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、超限报警、频率等进行不断地采集、分析、处理、记录、显示曲线，自动生成报表。单个模块可采集16回路电流。具体接线方式如图4所示。

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高、低压开关柜各进出线回路(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。单个模块共有16路继电器输出。具体接线方式如图5所示。