10kV配电站计算机监控系统的电气设计
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cHI NA F i U8 8E R PL AST I cS T EcH NoL oGY A ND EQUI P M E N T 翻鼎 螭 鞫嘲嘲鳓薛 黪c#1 0 k V配电站计算机 监控系统 的电 皿了 Z q J 寇 渭 新(北京橡胶工业研究设计院,北京 1 0 0 0 3 9、摘要:以某公司 1 0 k V配电站设计为例,介绍了 1 0 k V配电站计算机监控系统的选型、继电保护、操作电源的设计,以 及测量回路、信号回路、控制回路、中央信号系统、计算机网络的设计方法和应具备的功能。实践证明,设计方案可行,运 行稳定。关键调:配电站:计 算机监控 系统;继电保护;电压;电流 中图分类号:TQ 3 3 0 4 9 3 T M7 2 文献标识码:B 文鳙号:1 0 0 9-7 9 7 X(2 0 0 5)1 0-0 0 4 8-0 4 0 概况 2 0世 纪 8 0年 代,随着 电 子技术和 计算 机技 术的发展,1 0 k V配电站开始采用计算机集中监 测 和 控 制。计 算 机 通 过 电 量 变 送器 由模 拟 量输 入 接 口对 配 电 站 各 种 电 气参 数进 行监 测,通 过 开 关 量 输 入 接 口 对 开 关 运 行 状 态 和 事 故信 号进 行监测,通过开关量输出接口对开关进行操作,最 后 通过 计 算 机 通 信 接 口利 用 电 力 载 波 或 其 他 通 信 线与 远 方调 度进 行 数 据 通 信。因 此,在 值 班 室 就 可 以对 配 电 室进 行 远 距 离测 量、监 视 和 操 作。2 0世 纪 9 0年 代,交 流采样 系统 用于 1 0 k V 配 电 站 计 算 机 监 控 系统,配 电 站 的 自动 化 水 平 有 了进 一 步 提 高,微 机保 护 开 始 推 厂,以后 又 发展成为保护和监控相结合的综合自动化装置。电力系统综合自动 化装 置以一个 配电回路或一 台变配电设备为单元,由一台综合自动化装 置 实 现 继 电 保 护、就 地 监 控 和 远 方 调 度 等 功 能,通 过 计 算 机 软件 可 实 现 各 种 复 杂 的 保 护。进入 2 1 世纪后,1 0 k V配电站已开始 采用微 作者简介:寇渭新(1 9 7 2 一),男,1 9 9 5 年毕业于郑州工学院 工业电气 自动化 专业,主要从事电气设计工作。收稿 日期:2 0 0 5 0 7 2 6 收到修改稿 日期:2 0 0 5 0 8-01 机 保 护,具 有 保 护 和 监 控 功 能 的 综 合 自动 化 系 统在 配电站开始得到推厂。下 面就 四川轮胎橡 胶(集 团)股份有 限公 司某 1 0 k V配 电站计算 机 监 控 系 统 作 简 要 介 绍。1 l O k V配电站计算机监控系统电气设 计 内容 1 0 k V配电站计 算机监 控系统 主要包 括:计 算 机监 控 系统 选 型;继 电保 护 设 计;操 作电 源设计;测量、信号 和控 制回路 设计;中 央 信 号 系统 设 计;、计 算 机 网 络设 计等。自 动 化 系统 图,如 图 1。1 1 计算机监控系统选型 我们 采用 DVP 一6 0 0自动 化 系统,该 系统 由 多个单片机 CP U协调工作,双重化硬件配置。每 个微 机保护监控单元对应一个独立机箱,专用 于配电系统的继 电保 护和 电参数 的测 量,自身 可独立运行。各机箱通过 CAN总线网络连接起 来 并 由主 控 计 算 机 协 调 工作。DVP 一 6 0 0自动 化系统 具有 如下特点:首先,该 系统 灵 活 方便,开放 性好,可 与 其 他 厂 家 生 产 的 保 护 和 自 动 化设 备 联 网:其 次,系 统 配 置 灵活,根据用户要求可方便扩充其他辅助设备,第4 8页 第3 1 卷 第1 0 期 维普资讯 http:/ 寇滔新 1 0 kV配电站 汁算机监控系统的电气醴 t 图 1 1 0 k V配电站计算机监控系统框图 从 而 提 高 系统 性 能价 格 比。如 果 接 受远 方 测 控 信 号,该 系统 就 具备 对 远 方配 电站 的 遥 测、遥 信、遥 控、脉 冲 电 度、远 方保 护 整 定值 监 测 和 调 整 功 能。1 2 继电保护设计 1 0 k V配 电站继 电保护对 象主要 有进线、出 线、母 联、变 压 器 保 护 等。继 电 保 护 分 为 主 保 护、后备保 护、辅助 保护、异 常运 行保护 等。我 们 选用 DVP 6 0 0微 机保 护 监控 单 元进 行继 电 保 护,它具有如下功能:采用保护 C P U、监控 CP U、通讯 C P U 并 行运 行且 相互 独立 工作;具 有 作 为 保 护 测 量 用 的 电 流 和 电压 输 入 接 口,其 输 出接 口分 别 接 至合 分 闸回 路,且 自 身具 有 防 跳 功 能,防 跳 继 电 器 可 省 略;具 有 直 流 2 2 0 V开 关量输 入接 口,开 关状态 和手 自位置等 信 号 可 直 接 接入 微 机 保 护 监 控 单 元 的 开 关 量 输 入接 口;具有故 障显示,且 通过通讯接 口将 信 号 传 至 主 控 室 计 算 机进 行 故 障显 示,瓦 斯 和 温 度 信 号 可 直接 接 到 微 机保 护 监 控单 元 的信 号 输 入 接 口,重 瓦 斯 和 超 高 温 跳 闸,直 接 接 到 跳 闸回路,中间应串联一个信号继电器,再将其 信 号 输 入 触 点 直 接 接 入 监 控 单 元 的 信 号输 入接 口。1 3 操作电源设计 1 0 k V配电 站操作 回路有 直流操作 和交流 操 作 2种,从 系统操 作 的可靠 性和 安 全性考 虑,本 主控室 站控层(C A N网)网络层,保护控制间隔层 系统 采 用 直流 操 作。直流 操 作 回 路 由 直流 屏 提 供 直流 2 2 0 V操作、控制和信号电源,D VP 6 0 0微 机 保 护监 控 单 元 的 电源 和 信 号 回路 电源 均 由 直 流 屏 提 供。直流 屏 充 电 装 置 采 用 微 机 控 制,智 能 化 控 制 能 对 蓄 电 池 的充 电 电流 以及 输 出 电流 和 电 压 进 行监 视 和控 制,从 而 延长 蓄 电池 的 使用 寿 命,且 可 对 直 流 电 源 的 运 行 和 故 障 状 态 进 行 监 视。直流 屏 本 身 采 用微 机 控 制,其 微 机 控 制 单 元 具有 通信 接 口,通过 CAN 网 络总 线将 合 闸电 源 失 压、控 制 电 源 失 压、直 流 系统 绝 缘 降 低 等 直流电源 的各个运行参数直接传输到主控室主 机。1 4 测量、信号、控制回路设计 1 4 1 测量回路设计 微 机 保 护 监 控 单 元 测 量 采 用 交 流 采 样,交 流 0 5 A电流 信号和 0 l 0 0 V电压信号分别接 到 电流 电 压 测 量端 子。电流 串联 于 电流 互 感器 回 路中,电压并联 于电压测量回路中。如果电流 互 感 器 回 路 中 有 电 度 表等 测 量仪 表,微 机 保 护 监 控 单 元 应 串 接 在 最 后,然 后 将 接 地 线 与 电 流 互 感 器 接 地 相 连。微 机 保 护 监 控 单 元 具 有 监 测 功 能,可 以 就 地显示电流、电压、功率、电度和频率等 电气 参 数。微 机保 护 单 元 安 装 于 开 关 柜 时,具 有 相 同 测 量功 能 的 电气 测 量 仪表 就 可 以不 安 装。微 2 0 0 5 m 第 31 卷 第4 9页 维普资讯 http:/ CHI NA RUBB E R P L AS丌C S T EC HNOL OGY AND E QU I P ME NT 暖睫麟酸睡赣鹾 耘 在中控 室设 置中央信 号系统,采用 DVP 6 0 0 微 机 中 央 信 号 监 控 单 元,该 单 元 具 有 如 下 功 能:完成 1 0 k V配 电站事故信 号和 预告信号 的报 警 输 出,同 时 可 在 线 监 测 直 流 系 统 电压 异 常、直流 系统 接 地、直 流 系统 电压 和 控制 回 路电 流;自 动 显 示 事故 信 号报 警 信 息 并 接 通 电 笛发 出 事 故 音 响信 号,事 故 音 响信 号 能 自 动 复 归;自 动 显 示 预 告 信号 报 警信 息 并接 通 电铃 发 出预 告 音 响 信 号,预 告 音 响 信 号 能 自 动 复 归;通 过 C A N总 线网络将报 警信号传输到主控 室计算 机,计 算机 通 过 显示 器可 以显示 各 种 事故 报警,并 可 以 存 盘 记 录 和 通 过 声 光 报 警 装 置报 警。1 6 计算机网络设计 1 0 k V配 电站计算 机监 控 系统 采 用 C AN实 时通讯 网络,该网络 是 DVP 6 0 0监 控 系统 的核心 环节。主控室计算机 CAN通讯卡与 DVP 6 0 0微 机 保 护 监 控 单 元 配 套 使 用,实 现 各 分 散 微 机 保 护 监 控 单 元 和 主 控 室 计 算 机 的 网 络 连 接,实 时 完 成 主 控 室 计 算 机 对 各 微 机 保 护 监 控 单 元 数 据 采集、监 测保护和控制功能,与主 控室计算机 一起 实 现 各种 保 护 参 数 的 修 改、显 示 各个 微 机 保护 监 控 单 元 工作 状 态、对 系 统运 行 方 式进 行 更 改 并 对 保护 作 出测 试 和 试 验。通 讯 网 络 具有 如下主要功能:上传各微机保护 监控单元的 电流、电压、功率、频率和开关状 态等实时数 据;上传各微机保 护监 控单元的整定值 并进 行显示和修改;下传主控室计算机的各种 命 令 等。(1)网 络 硬 件组 成。网络 由 主 控 室计 算 机 的智 能 通 讯 卡、各 微 机 保 护 监 控 单 元 的通 讯 单 元和 通讯总线组成。各微机保护监控 单元可直 接 接 到 通讯 总 线 上,智 能 通讯 卡 实 时和 各 微 机 保护监 控单元联络并将所交换的信息存放在双 口RAM 上以便与主控室计算机联系。(2)通讯 软 件。软 件 系 统 的核 心 是 动 态 实 时数据库(RDB)的生成和维护。通讯 软件参 考 现 有 大 量 通 讯 网 络 的 成 功 设 计 经验,具 有 数 据 传 输 吞 吐 能 力 大、速率 高、响应 快,并且 采 用 多种 误 码 校 验 措 施,对 数据 的正 确 性 进 行 多 重确 认,提 高 传输 的 正 确 性 和可 靠 性,对 误 码 机 保 护 监 控 单 元 可 以 计 算 电 度,但 它 只 能 作 为 内部 核 算 用,不 能 作 为计 费 依 据,由于 其 有 接 收 脉 冲 电度 表 脉 中记 数 的 输 入 接 口,故 需 要 计 费 时,应 在 开 关 柜 内安 装 脉 冲 电度 表,并将 其 脉 中记 数输 出接 口接 至 微 机 保 护 监 控 单 元 脉 冲 记 数输 入接 口,脉 中电度表应选 用自带电源 的 隔 离 型 脉 冲 输 出。1 4 2 信号回路设计 DVP 6 0 0微 机保护 监控单 元开关 量输入接 口 电压 为直流 2 2 0 V,电压 抗干扰 能力强。信 号回 路 采 用 计 算 机监 控 系 统 后,瓦 斯、温 度、开 关 位 置、手 动 位 置 等 信 号 接点 均 接 至微 机 保 护 监 控单元的开关量输入接口,所有信号报警可就 地 由 微 机 保 护 监 控 单 元进 行 显 示,中 控 室 可 由 计 算 机 进 行 报 警 和 记 录。1 4 3 控制回路设计 1 0 k V配 电站计 算机监 控系统 可通过 中控室 的 计算 机 对 1 0 k V 开关 柜 开关进 行 远距 离分合 闸遥控操作。在控制回路将 DVP 6 0 0微机保护监 控单元的合分闸开关接点接至合分闸按钮位置,设 置 自 动 和 手动 转 换 开关,当 就 地 操作 和 检 修 时,将转换 开关切换 到手动位 置,计算机监 控 系 统 就 无 法进 行 远 距 离合 分 闸遥 控操 作,从 而 保 证 操 作 人 员 的 安 全。将 转 换 开 关 切换 到 自动 位置,计算机监控系统可进行远 距离合 分闸遥 控 操 作,实 现 远 距 离 遥控。高压 开 关柜 取 消 操作 开 关不 对 应 接线,合 分 闸信号灯电源不通过操作开关直接接至控制 母 线,合 分 闸操 作 选 用 自复 式 操 作 开 关,就 地 合 分闸操作结束后,开关自动返 回中间断开位 置。1 5 中央信号 系统设计 中 央 信 号 系统 分 为事 故 信 号 预 告和 预 告信 号 预 告,事 故 信 号 为 在 开 关 正 常 运 行 过 程 中,没有进行就地人工分闸或计算 机遥控分闸,由 于短路故障或操作回路故障引起开关跳闸的信 号,信号输入为有变无。事故预告信号为过流、低 压、超 温及 瓦 斯 等 信 号 或 继 电 保 护 动 作 后 信 号继 电器所发 出的事故信号,信号输 入为无变 有。第5 0页 第3 1 卷 第1 0 期 维普资讯 http:/ 寇溺颛 l t k V配电站 汁辣执监控系统 曲电气没 t 能 实 现 实 时检 测和 自动 补 救 及重 发 等 措 施,提 高 了 通讯 的 可 靠性。同时,软 件 设 计 采 用 统 一 原则,能满足用户的各种要求,通用性强。2 小结 该变 电所 已投入运 行 1 a多,工作可 靠,实 现 了其 应 有 的功 能。总 之,随着 电 子技 术 和 计 算机 技术 的日益 提高,1 0 k V配 电站计算 机监 控 水 平 将 不 断 提 高,从 而 为 配 电 站 供 电 可 靠 性、及时发现故 障减少停电时 间、合理调配用电负 荷 实现 优 化 运 行、实现 配 电 站运 行 自 动 化 提供 坚 实 后 盾。(xs 一 0 2)2 0 0 5年上半 年由国橡胶 工业协 盆会 员 芷 业排 行榜(轮 胎)2 0 0 5年 上 半年 中 国橡胶 工业 协 会会 员企业(轮胎)销售收入排行榜如表 1 2所示。表 1 轮胎 企业名称 销售收入 万元 佳通轮胎(中国)投资有限公司 杭州中策橡胶有限公 司 三角集团有限公司 山东成山集团有限公 司 山东玲珑橡胶有限公司 青岛双星轮胎工业有限公司 风神轮胎股份有限公司 上海轮胎橡胶(集团)股份公司 青岛黄海橡胶有限公司 4 3 8 7 7 0 2 5 9 5 7 9 2 4 00 4 2 2 1 4 8 0 9 2 0 9 5 0 9 l 8 06 6 4 l 7 5 3 2 7 1 6 6 7 3l l 3 9 2 4 4 贵州轮眙股份有限公司 1 3 9 0 9 6 厦 门正新橡胶工业有限公 司 杭州中策橡胶有限公司 江苏 飞驰股份有限公 司 山东正兴轮眙有限公司 广州第一橡胶厂 山东东岳橡胶制品有限公司 红豆集团无锡通用橡胶公司 天津万选集团公司 无锡慰达橡胶有限公司 徐州汉邦轮胎有限公司 7l 8 7 8 4l 3 8 2 l 8 0 2 2 1 40 3 4 l 24 0 5 l l 0 7 6 1 0 3 8 6 9 6 2 5 6 9 5 0 6 9 3 7 本刊摘编 自 中国化 工报 ,2 0 0 5 0 9 0 2 (xs 一 0 5)用 塑料 制造 茼 昀晕 命 信 息技 术 正 在革 新传 统 的 电 子 元器 件材 料。科 学 家 们 已 经 找 到 了 一种 方 法,用 成 本 低 廉 的 塑 料 采 取 代 用 于 制 造 集 成 电路 的硅。目前 这场革命还 刚刚开始。不久 我们 就能看 到像钱包 那样 可折叠的超 轻 型 便 携 式 电 子设 备,或 者 是 柔 软 的 有 源 显 示 屏,其大小与质感类似 乙烯基遮光窗帘,打开 可 以观看,收拢则可以存储。制造成本将是塑 料芯 片 的 最 大 优 势。目前,一 家 半导 体 制 造 厂 的建设 和 启动 成 本 高达 2 0亿 美 元,使 得芯 片成 本 达 数 美元 一块,而塑 料 芯 片 的成 本 仅 几美 分 而 已。据 预 测,2 0 0 8年 以蓟,塑 料 芯片 行业 的 总价 值 平 均每 年约 为 1 5 0亿 美元。摘 编 自 英蓝电子期刊 ,2 0 0 5,(2)(xs 一 0 5)塑 胶、尼 1 毛拉 链 上下 止 一 次成 型 自动 生 产 装 塑 胶、尼 龙 拉 链 上 下 止 一 次 成 型 自动 生 产 装 置 由模 具、传 感器 形 状 组 以 及模 具下 方 的顶 针板组成。其 特征在于:注塑模具下模板上 同 时设 置有 上 止 模 腔 和 下 止 模 腔;传 感 器 开 关组包括设 置在模 具外缘的定位开关和设置在 定位开关前方的停车 开关;定位开关与盖板 的 控 制 开 关 相 连;停 车 开 关 与 主 动 轮 的 控 制 开关相连。本装置采用拉头模后感应技术,使 得 因拉头感应偶尔失灵、误动作而对模具安全 的 威胁 微乎 其微,并 使用 3道安 全感 应措施,确 保 整套 装 置 在 生 产 过 程 中 的 正 常 动 作,且确 保 废 品率降 到 1 1 0 0 0以下。摘编 自 英蓝 电子期刊 ,2 0 0 5,(2)(xs 一 0 5)2 0 0 5 第 31 卷 第51 页 维普资讯 http:/
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