变电站系统设计（共11篇）
变电站系统设计 篇1
1 接地设计中常出现的问题
1) 原来的装置不能满足现在接地短路电流热稳定性的要求。以前对接地装置的要求, 基本上是以其总体接地电阻的大小为标准, 不考虑热稳定性, 而随着电力系统容量的不断增大, 接地短路电流也逐渐增加, 再回上接地网没有改造, 以至于当事故发生时, 有可能引起接地引下线及连接线烧毁, 甚至有可能会导致高压窜入二次回路引发扩大事故;2) 接地材料的匹配不合理。在过去, 因接地的短路电流的接地网干线及设备引下线截面的配合不合理, 经常导致接地引下线流过的短路电流比接地网主干线大, 而散热条件差, 温度极易升高, 有可能造成引下线烧断, 甚至事故进一步扩大, 因此这个问题是接地系统中的比较薄弱的环节;3) 接地系统的电位差考虑不周全。在接地系统设计中, 大多是以人员人身安全考虑均压措施, 只注重控制接触电势和跨步电势, 而忽视了接地网内远离点的电位均衡问题;4) 接地网腐蚀问题。接地装置直接与土壤接触, 这就容易导致接地装置受金属氧化作用, 发生腐蚀, 使得有效截面慢慢减小, 这就减小了接地网的寿命。
2 接地网设计
2.1 接地安全运行问题
1) 要确认材料的热稳定性能好。对变电站大接地网, 截面选择应该按照最大单相短路电流值来进行热稳定校验, 而在变电站内小接地短路电流接地网的接地线截面选择按最大的两相短路电流进行相似的校验;
2) 为了防止因接地网主干线及导体截面不匹配而引起的接地引下线烧断或腐蚀, 所以需要合理地选择接地线及导体截面。接地引线应该大于主网干线截面, 通过接地引下线的电流, 在主网干线两侧分流, 因此, 从热稳定性考虑, 引下线应该至少两倍于主网干线截面。这里还要注意接地引线的导电性能;
3) 均衡接地网的电位差。一般来讲当接地短路电流通过接装置到地下时, 接地网的电位差不超过2 000V, 而由公式R=2000/I, 当I>4000A时, R≤0.5Ω, 这样才能防止因电位差太大对二次设备造成损害;
4) 接地网的防腐。一般可以采用对接地网热镀锌、热镀锡这样的防腐措施, 如果还不能满足规定的要求, 可以采用接地网体外包炭素粉加热后形成的炭素复钢体来解决问题。还应该对接地网经常性的检查, 来记录腐蚀的程度来确定接地网的寿命, 这样能使得接地网安全运行。
2.2 基于爆破接地技术的接地网的设计
爆破接地技术的主要内容:
对于接地系统而言, 接地电阻越小, 对越对接地装置有利, 下面讲述一种在实践很有作用的爆破接地技术。爆破接地技术主要是可以大范围的降低土壤的电阻率, 其原理如下:利用地下的电阻率较低的土壤层、地下水层以及金属矿物质层来改善散流;降阻剂可以与接地极及很多类型的土壤形成良好的接触, 以达到降低电阻的效果;大范围降低土壤电阻率;通过爆破形成的裂隙, 可以用压力灌降阻剂形成一个低电压通道, 可以使低电阻率区域有可能与较远的土壤相连。
3 接地装置设计
1) 确定接地电阻。这是基本设计原则问题。其主要通过估算公式, S为接地网的面积, ρ表示土壤电阻率;2) 接地引下线截面的计算。主要根据热稳定性条件, 接地线的最小截面应符合这个公式, 其中Sg表示接地线的最小截面;Te表示流过接地线的短路电流值;C表示短路等效持续时间;表示接地线材料的热稳定系数。在此220kV的变电站中, 一般钢材的C=70, 而当短路电流为1 000A时, Sg=12mm2;3) 接地网的连接。根据接地电阻值和接地引下线的截面标准, 沿变电站墙内设闭合环行接地带, 再设置一定数量的垂直接地极。然后在各级区间里接地, 但需保持两根干线是均压。还要以安全性考虑接地带的接触电压和跨步电压;4) 二次设备的接地。二次设备的接地主要解决二次回路电位不均造成设备破损的。比如集成电路型、微机型保护的电流、电压、和信号接点引入线的屏蔽电缆, 屏蔽层应在开关场与控制室同时接地, 这样就可以保持其两方面的电位均衡;5) 防雷接地。防雷接地其方法主要向大地泄放雷电流。一般应尽量使防雷接地与装置相距较远点。而户内变电站需要将避雷防雷装置放置在房顶。
4 变电站接地系统施工及其要注意的问题
1) 主网对140m×150m面积采用网格敷设, 对所需的钢热镀锌, 如此可以对腐蚀有一定的抵抗作用。此外还应该考虑接地网的寿命, 综合前面的材料选择和注意的问题以尽量在保证其安全运行的情况下延长寿命;2) 垂直接地体采用140m×150m×100m的TT-MK-A接地模块, 注意为了防止屏蔽效应, 其间距要大于5m;3) 一般来讲采用了深井爆破接地技术, 井深要达到接地网面积的等效半径, 其井之间的距离不应小于进深的两倍, 否则会影响降阻效果。而钻井期间还应注意地下层地质结构以及土壤率的变化, 用这方法主要是因为接地电阻值不会受到气候、季节的变化而影响;4) 在爆破后加压灌注的降阻剂应该尽量对接地设备无腐蚀作用, 能较长时间保持降阻效果, 且无毒不会污染环境。使用这个化学物品应尽量从其长远的安全性和长效性来考虑, 以防引发一些化学污染危害;5) 爆破接地技术是新的科研成果。主要是采用较小直径且能在120m的深处钻孔, 再用隔距离安放炸药, 爆炸后以达到其设想的效果, 但这此项善不无整的操作系统, 需要具体问题具体分析;6) 按规定铺设接地网后, 就要对电位隔离采取措施。这主要是防止电位转移。在这主要是对一些设备进行隔离, 对一些有安全隐患的尽量采用严格的绝缘措施。如用电缆时, 最好选择全塑电缆。这方面应该是非常重要的, 关系到人员人身安全和设备安全;7) 在具体的施工工程中, 要严格做到按标准施工, 而且要在施工实施中要全过程监理。对材料验收环节就找专业人员按严格的程序进行现场监督。而尤其是一些安全隐患大的工程, 应该集思广益, 寻找最佳方法, 以确保工程质量。
对接地装置的设计中, 主要是满足接地电阻和防雷接地电阻的要求时, 综合电力系统发展和运行时接地网的受腐蚀影响, 还要正确地计算出接地线的截面积。布置接地装置时要加大接地网的面积, 降低接地电阻为主要的措施, 谨慎地对待二次设备接地, 以保证人员的安全和设备的安全。
参考文献
[1]涂汝汉.关于电站的接地设计分析[J].电力建设, 2008, 4.
[2]陈卫东.关于变电站接地系统设计的探讨[J].电气工程与自动化, 2010, 6.
[3]韩春雷.220kV变电站接地设计[J].内蒙古电力技术, 2009 (4) .
变电站智能巡检系统的设计与开发 篇2
关键词：变电站；智能巡检系统；PDA终端；激光条码
作者简介：许郁煌（1973-），男，福建仙游人，福建水利电力职业技术学院，讲师。（福建?永安?366000）
中图分类号：TM63?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0141-02
电网企业实现变电站的自动化管理，有助于企业持续提升供电质量管理水平，精准配置电网设备，从而进一步加强电力需求侧管理。只有周期性地对变电站进行巡检，才能提高终端用电效率，优化用电方式，从而保障电网安全稳定运行。我国当前的不少电网企业依旧采用传统的巡检方式，这种巡检方式难以做到客观和量化。而不少研究成果已经证实可以引入先进的移动技术组建变电站智能巡检系统，从而提高工作效率，减轻人员劳动强度，使电网管理实现科学化。本文在对巡检系统的需求进行分析的基础上，设计了基于PDA终端和激光条码技术的变电站智能巡检系统，并实现了变电站设备巡视标准化、智能化、网络化，具有较好的理论意义和实践价值。
一、变电站智能巡检系统需求分析
1.系统管理需求分析
在智能巡检系统的协助下，工作人员应该可以完成变电站管理中如下的工作：
（1）完成变电站的日常巡检工作，包括自动化专用逆变电源或 UPS 电源、测控柜、远动柜等等。
（2）完成变电站的设备验收工作，确保设备能够“零缺陷”投运。
（3）能够对电力设备的台账、各种缺陷记录和运行数据信息进行标准化管理。
（4）能够协助进行任务执行的量化分析与绩效考核。
2.系统业务需求分析
智能巡检系统应该具备以下的业务功能：变电站工作人员巡视设备的时候，能够以PDA内置的软件对巡视情况进行精确和实时记录，同时能够结合实际设备的巡视明细项目，对设备的相关参数和缺陷障碍数据进行记录，最终存储于缺陷记录数据库表文件中。
智能巡检系统也应该支持变电站工作人员进行设备验收，对设备进行验收时，PDA设备通过条码识别功能来与被验收设备进行匹配，工作人员结合验收设备所需项目，对其进行明细验收，结合手持PDA终端所读出的设备历史缺陷，最终生成详细的验收报告。终端所存储的标准化数据包括蓄电池记录数据、测温数据、SF6压力等。
二、系统的设计与开发
1.系统体系结构的设计
在分析了各类体系结构的优缺点之后，本研究最终选择了B/S模式，PDA设备内置WinCE，与数据库实时进行数据的交互。图1所示为系统的硬件结构。
支持分布式服务器集群是变电站智能巡检平台服务器端最大的特点。对巡检人员用户的手持PDA而言，只是一台主服务器为其提供入口服务，终端用户登录系统时，主服务器是唯一入口。这样的结构模式具有相当强的网络适应能力和可扩展性，因此十分适合大规模的变电站使用。此外，这种网络结构还超越了单服务器的稳定性与可靠性。
结合具体的系统部署，选择适合的服务器对整个智能巡检平台进行部署，选择IBM标准服务器为服务器主机。考虑到系统对于并发性及速度和实时性要求非常高，为服务器配置了IBM System x3650 M2，并配置了双机集群热备份，两台备份的服务器之间以心脏跳线相连，至此回故障时切换。服务器主板可提供800M/S的I/O扩展功能传输，从而突破在万兆底层网中的瓶颈，支持流媒体传输需要和更大的用户并发数。服务器引入了IBM System x3500 M2，采用专业存储系统IBM DS3400磁盘阵列作为存储系统，从而满足增长的数据存储需求。与主机相连采用4Gbps光纤通道，这样就可以保证极大提高主机的I/O性能。
系统前端应用层包括信息发布、统一用户管理、统一搜索、MOSS管理中心、共享日历、调度服务等应用，数据层包括双节点主动模式群集数据库服务器，分布式缓存服务，每个故障点都做高可用性架构部署。
2.数据采集系统的设计
对于变电站智能巡检工作而言，PDA数据采集系统的功能相对单一而集中，系统一方面需要进行人员到位信息数据的采集，另一方面需要记录变电站设备缺陷信息，以上数据全部存储于用户手持PDA终端的数据中。图2所示为数据采集系统的工作流程。
数据采集系统的主要功能模块简介如下：
（1）用户登陆功能。手持PDA的变电站巡检人员必须键入用户名和密码，实现身份认证之后才能启动激活PDA的功能。
（2）到位触发功能。手持PDA的变电站巡检人员以数据采集系统实现与置于变电站被巡检设备的射频标签进行交互通信，用户通过系统的认证之后，便能够读取内置数据库表文件中的数据，获取这台相关设备被检查具体项目的参数值。此外，内置数据库也会启动相应的表文件，对采集的用户个人信息以及到位时间等数据进行记录和存储。
（3）缺陷消除功能。此功能是针对被巡检设备商的一般缺陷的，该功能支持变电站巡检者直接处理设备缺陷。
（4）缺陷记录功能。此功能支持变电站巡检人员以标准化数据的格式进行巡检明细信息的记录。这一项功能支持用户录入设备的缺陷数据，设备规范了缺陷数据的录入格式，用户遵循实际设备的缺陷情况进行填写，提高了信息的可靠性。
3.激光条码技术的应用
激光条码技术支持设备的移动数据采集，借助这项技术，能够把变电站工作人员的笔记本终端进行功能拓展，使之成为条码扫描仪，从而方面快捷地采集和传输、存储移动数据信息。具体用法是：变电站工作人员将采集卡插入便携式电脑，以应用程序读入条码信息。这种方式的速度比人工输入快五十倍，精确程度也有了很大的提升。通过激光扫描引擎，条码标志进行自动辨识，提高了工作效率。
4.后台管理功能的实现
系统为PDA构建了1台Web 访问服务器，1台归档服务器，1台DMZ区的边缘服务器，1台数据库服务，应用集中部署包括11台MOSS前端。本项目采用虚拟化技术，采用集中式部署。作为一个基于网络的系统的后台，有很多种可以满足需要的技术，例如 PHP 和 JSP以及ASP.NET都能够构建此类系统，在数据库方面可以使用 Oracle、Mysql 或者SQLServer等不同数据库，而在服务器方可以选择 Tomcat 、IIS等。本文之所以选择以Struts作为开发环境，是因为Struts体系构建利于系统维护，应用具有较高可扩展性和安全性，有一定的系统开发速度优势。
系统后台管理软件的主要功能包括组织机构设置及用户管理模块，包括用户管理与角色管理两项子功能；设备管理模块包括变电站管理、变电设备管理、设备与类型的关联管理、设备具体情况查看以及设备主要技术参数维护等子功能；缺陷字典管理模块包括缺陷审核工作流的维护、缺陷字典的维护以及缺陷模板维护等子功能；巡视管理模块包括人物管理和缺陷管理两项子功能。此外还有历史数据管理模块等。
5.系统的应用
系统用户在输入编号和密码，通过认证之后，选择点击“开始巡视”，即可打开变电站界面，从中可以选择被巡视的变电站。所有变电站主要设备都内置了条码数据标签，用户调用“巡检工作簿”功能，对设备商的条形码进行扫描，终端设备与数据库交互之后，便会向用户返回这个巡视点将被巡视的所有相关设备，用户只要结合屏幕上的标准巡视路线，便可以一次对所有设备进行巡视。用户选择要巡视的变电站设备，便会显示巡视内容记录，记录中详细列出设备检查内容，用户选择“巡视记录”，则可以详细记录巡视的数据，还可以查看设备的缺陷，如图3所示。
参考文献：
[1]电力企业标准化作业巡视与经常性安全检查考核评估达标手册[M].北京:中国电力出版社,2011.
[2]毛琛琳,张功望,刘毅.智能机器人巡检系统在变电站中的应用[J].电网与清洁能源,2009,(9).
[3]黄彬,付立思.移动机器人在变电站设备巡检系统中的应用研究[J].农业科技与装备,2012,(6).
变电站系统设计 篇3
变电站是电力系统中重要的供配电场所, 对安全性要求非常高, 因此必须对变电站电力设备及运行环境进行在线监测, 及时发现和消除故障隐患, 以确保安全可靠运行。在现有的在线监测系统中, 通常现场通信与远程通信采用有线方式, 监测主机主控CPU采用单片机, 并直接采集处理现场信号。然而, 该模式已表现出一定的局限性。首先, 变电站数量多、分布广, 站内设备繁多, 铺设大量的光纤通信线路和现场信号线路工作量大、费用高[1,2];其次, 单片机作为主控CPU运行速度慢, 直接采集现场信号则不可动态增减现场监测单元, 系统扩展性差[3]。针对上述弊端, 系统采用Zig Bee和GPRS技术进行现场与远程无线通信, 监测主机采用Cortex-A9架构与Linux嵌入式操作系统设计方案, 现场监测单元采用独立模块设计方案, 以满足互操作性、稳定性、实时性和可扩展性的要求。
1 系统功能及结构
系统主要包括开关柜局放在线监测和变电站室内环境在线监测两大部分, 实现了开关柜超声信号 (AE) 、暂态地电压信号 (TEV) 和室内SF6浓度、氧含量、温湿度等实时监测, 还具备现场语音报警、风机控制、人体红外感应和数据存储查询等功能, 系统总体结构如图1所示。
站端监测主机是整个系统的中枢, 它基于ARM与Linux, 集成Zig Bee和GPRS通信模块, 具有人机交互界面, 能对现场数据进行统一管理与查询。远程PC可查看各个变电站的运行状态, 以便综合管理。局放监测单元负责开关柜在线监测, 实时反映各个开关柜的运行状态, 以及时发现和消除开关柜故障隐患。环境监测单元负责监控站内环境, 确保电气设备良好的运行环境。远程PC通过GPRS与主机无线通信, 各个监测单元通过Zig Bee与主机无线通讯。
2 系统硬件设计
2.1 站端监测主机硬件设计
监测主机需要安装到工业现场, 现场通常存在噪声甚至电磁干扰, 这对于监测主机的硬件提出了很高的要求。为了提高系统稳定性和可扩展性, 系统选用Freescale的高性能ARM处理器i.MX6S作为控制核心, 它采用Cortex-A9架构, 运行速度高达1 GHz, 且具有丰富的外设资源。系统硬件主要由i.MX6S最小系统、Zig Bee模块、GPRS模块、语音合成模块和人机界面等构成, 硬件框图如图2所示。
其中Zig Bee模块选用TI的CC2533, 它是符合Zig Bee标准的片上系统, 当收到现场传来的数据后, 通过UART将数据上传i.MX6S;GPRS模块选用较为成熟的GPRS DTU, 它可通过UART进行数据“透传”;语音合成芯片选用SYN6288, 它支持UART通讯, 可合成任意的中文文本;人机界面选用10.4寸的LVDS屏和四线制电阻触摸屏, 分别与i.MX6S的LVDS控制器和触摸屏控制器相接。
2.2 开关柜局放监测单元硬件设计
开关柜局放监测单元主要由超声传感器、TEV传感器、信号调理电路和CC2533等构成, 硬件结构图如图3所示。
传感器输出的局放信号幅值很小、频率很高, 必须经过放大滤波、检波展宽才能进行AD采样[4]。由于信号噪声会经放大电路逐级放大, 因此放大滤波模块采用初级放大、带通滤波、后级放大的设计方案, 尽可能提高信噪比。放大滤波后经检波电路和脉冲展宽电路将信号由高频转换成低频, 以便CC2533进行AD采样。CC2533采集到数据后, 经过处理分析, 通过Zig Bee向监测主机发送数据。
2.3 室内环境监测单元硬件设计
站内环境监测主要有SF6浓度、氧含量和温湿度等。SF6浓度检测采用红外光谱吸收法, 它灵敏度高、不受环境影响、寿命长, 最适合于在线监测系统[5]。氧气化学性质活跃, 可采用电化学氧含量传感器进行测量, 它精度高, 测量方便。温湿度测量采用数字式温湿度传感器, 它集温湿度采集于一体, 方便可靠。
监测单元硬件框图如图4所示, CC2533通过Mod Bus ASCII协议读取SF6浓度值, 通过AD采样读取并计算氧含量, 通过GPIO模拟单总线读取温湿度值。CC2533读取到现场环境数据后, 通过Zig Bee协议向监测主机发送数据。
3 系统软件设计
3.1 站端监测主机软件设计
站端监测主机软件基于嵌入式Linux操作系统开发, 主要实现现场数据接收、处理和传输, 并提供图形界面实现人机交互, 如站点配置、实时数据查看、历史数据查询、报警信息查询等。
根据系统的功能及Linux软件开发方式, 将系统软件进行分层设计, 如图5所示。前台用户接口层用于提供人机交互界面;后台处理层主要完成数据采集、诊断报警、存储和通信等功能;底层硬件抽象层将外设抽象成相应驱动函数以便应用层进行调用。
在主机完成嵌入式Linux系统移植的基础上, 采用Qt多线程技术和SQLite数据库[6]开发人机交互与后台处理程序。其中, Qt程序共有两个子线程, 一个执行人机交互界面, 另一个执行后台数据接收处理;SQLite负责数据的存储。
3.2 Zig Bee网络编程
监测主机与各个监测单元的通信程序基于Z-Stack协议栈开发。Z-Stack是Zig Bee协议的具体实现, 以函数的形式进行调用。协议栈通过OSAL实时操作系统调度各个任务的运行, 如果有事件发生了, 则会调用相应的事件处理函数进行处理[7]。各个任务对应的事件表和函数表的关系如图6所示, task Events指针不断查询事件表判断是否有事件发生, 如果有事件发生, 则查找函数表找到事件处理函数进行处理, 处理完成后继续查询事件表看是否有事件发生, 无限循环。其中, Generic App_Process Event是用户根据自身需求编写的事件处理函数。
在现场监测单元中, CC2533作为终端或路由器, 其Generic App_Process Event () 事件处理函数程序简要描述如下:
首先自定义一个SEND_DATA_EVENT定时事件, 当节点加入网络后用osal_set_event () 函数使得该事件发生, 执行if () 中的函数。Sample_DATA () 为现场数据采样和处理函数, AF_DataReqeust () 为数据无线发送函数, osal_start_timer Ex () 函数启动一个5分钟定时, 当定时时间到达后, 自定义事件SEND_DATA_EVENT再次发生, 又执行if () 中函数, 无限循环。这就实现了每5分钟采样并发送一次数据。
在监测主机中, CC2533作为协调器, 当收到一个新的无线数据, 系统事件AF_INCOMING_MSG_CMD发生, 协调器的事件处理函数Generic App_Process Event () 调用Hal UARTWrite () 函数通过UART向i.MX6S上传数据。
3.3 现场监测单元数据采集处理
由上节可知, 现场数据的采集处理通过Sample_DATA () 函数实现, 下面主要讨论下两类监测单元的该函数。
3.3.1 开关柜局放监测单元数据采集
开关柜局放信号经过信号调理电路后, 变成了低频的脉冲信号, CC2533 AD采样频率可设定为10 k Hz, 每次采样持续时间约为100 ms, 然后根据脉冲信号的最大值判断出局放等级。两个通道数据采集完成后, 将数据进行封装, 格式如表1所示, 以便AF_DataReqeust () 函数发送。
3.3.2 环境监测单元数据采集
环境监测单元中的SF6传感器和温湿度传感器采用数字接口, 可根据传感器的通信协议读出数值。氧含量传感器为模拟量输出, 对其进行AD采样, 再根据氧含量与输出电压的对应关系折算出氧含量即可。数据采集完成后, 也将数据进行封装, 格式与表1类似。
4 现场测试
本系统安装在某变电站进行连续测试, 对其中12台开关柜设备和8个环境监测点进行在线监测, 系统主界面如图7所示。
它可对所监测的开关柜数量、环境监测点数量和报警门限值进行配置, 可实时查看所有开关柜和所有环境监测点的当前状态、日均历史数据及报警信息等。
点击开关设备运行状态“查询”按钮, 将进入开关柜运行状态详细查询界面, 可查看每日实时数据及日均历史数据, 界面如图8所示。例如查看开关柜1一段时间的日均历史数据, 可知其近期运行状态良好。
5 结束语
系统采用无线通信、ARM和嵌入式Linux技术相结合, 设计了一套变电站运行状态实时监测系统, 并成功运用于实际项目之中。该系统实现了开关柜和室内环境的在线监测, 可靠性高、灵活性好, 为设备维护和安全运行提供了有力的保障, 也大大减少了变电站监测人员的工作量, 具有很高的应用价值, 系统将在智能电网的建设进程中发挥重要作用。
参考文献
[1]梁湖辉, 张峰, 常冲, 等.基于ZigBee的变电站监测报警系统[J].电力系统保护与控制, 2010, 38 (12) :122-124.
[2]于朝辉.居民区变电站运行环境监测与综合分析系统[D].北京:华北电力大学, 2011.
[3]李文书, 徐国政, 关永刚, 等.ARM嵌入式系统在GIS在线监测中的应用[J].清华大学学报, 2005, 45 (7) :869-872.
[4]孔梁, 郑文栋, 黄成军, 等.基于嵌入式系统的GIS局部放电监测仪设计[J].工业控制计算机, 2010, 23 (12) :86-87.
[5]吴亚珍.SF6气体泄漏检测方法及报警技术[J].电工技术, 2007, 28 (4) :19-20.
[6]Jasmin Blanchette, Mark Summerfield.C++GUI Qt4编程[M].北京:电子工业出版社, 2012.
变电站系统设计 篇4
直流及交流不停电电源系统技术原则 1 直流系统 1.1 直流系统电压
500kV变电站操作电源直流系统采用220V或110V电压。1.2 蓄电池型式、容量及组数
（1）500kV变电站应装设2组蓄电池，型式宜采用阀控式密封铅酸蓄电池。
（2）蓄电池容量按1h事故放电时间考虑，具体工程应根据变电站规模、直流负荷和直流系统运行方式，对蓄电池个数、容量以及充电装置容量进行计算确定。1.3 充电装置台数及型式
500kV变电站宜采用高频开关充电装置，宜配置2套，模块N+1；也可3套。1.4 直流系统接线方式
（1）500kV变电站直流系统应采用两段单母线接线，两段直流母线之间应设置联络开关。每组蓄电池及其充电装置应分别接入不同母线段。
（2）直流系统接线，应满足正常运行时两段母线切换时不中断供电的要求，切换过程中允许2组蓄电池短时并列运行。
（3）每组蓄电池均应设有专用的试验放电回路。试验放电设备宜经隔离和保护电器直接与蓄电池组出口回路并接。
1.5 直流系统供电方式
（1）500kV变电站二次设备分散布置，直流系统采用主分屏两级供电方式。
（2）在各继电器小室内设直流分屏（柜），各单元的测控、保护、故障录波、自动装置等负荷均从直流分屏（柜）引接，采用辐射状供电方式。直流馈线屏（柜）至每面分屏（柜）每段各引一路电源。（3）馈线开关宜选用专用直流空气开关，分馈线开关与总开关之间至少应保证3～4级级差。1.6 直流系统设备布置
（1）蓄电池应采用框架安装方式布置于专用蓄电池室。
（2）直流系统主馈屏（柜）和充电装置应靠近负荷中心，布置在专用直流室或继电器小室内。1.7 其它设备配置
（1）每套充电装置配置一套微机监控单元，根据直流系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理，并通过RS-485通信口将信息上传至站内监控系统。直流系统的重要信息通过硬接点方式接入站内监控系统。
（2）每套蓄电池配置一套蓄电池巡检仪，检测蓄电池单体运行工况，对蓄电池充、放电进行动态管理。（3）在直流主馈屏（柜）和分屏（柜）上装设直流绝缘监察装置，在线监视直流母线的电压，过高或过低时均发出报警信号。包括检测直流馈线的接地情况。
（4）蓄电池出口，充电装置直流侧出口回路、直流馈线回路和蓄电池试验放电回路，应装设保护电器。蓄电池出口保护电器可采用熔断器，其它保护电器宜采用专用直流空气开关，分馈线开关与总开关之间至少保证3～4级级差。
（5）直流分电屏（柜）应装设母线电压表。
交流不停电电源系统(UPS)2.1 配置原则
500kV变电站宜配置两套交流不停电电源系统（UPS），可采用主机冗余配置方式，也可采用模块化N+1冗余配置。2.2 技术要求
（1）UPS电源系统负荷包括：计算机监控系统、电能量计费系统、保护及录波信息子站、火灾报警系统等。（2）UPS应为静态整流、逆变装置。UPS宜为单相输出，输出的配电屏（柜）馈线应采用辐射状供电方式。
（3）UPS正常运行时由站用电源供电，当输入电源故障消失或整流器故障时，由变电站220V或110V直流系统供电。
（4）UPS的正常交流输入端、旁路交流输入端、直流输入端、逆变器的输入和输出端及UPS输出端应装设保护电器进行保护。
110kV变电站自动化系统设计 篇5
关键词：110kV变电站；自动化系统；系统设计；继电保护；信息采集；远程通信 文献标识码：A
中图分类号：TM764 文章编号：1009-2374（2015）21-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.014
1 原始资料分析
设计有关原始资料：
（1）变电站的类型：地方降压变电站。
（2）电压等级：110/35/10kV。
（3）负荷情况。
（4）系统情况：系统经双回路给变电站供电；系统110kV母线短路容量为2500MVA。
（5）电气主接线。电气主接线方案如图1所示：
（6）变压器及输电线路型号。SFS7-31500/110型三绕组无励磁调压电力变压器。
2 110kV变电站自动化系统设计
2.1 变电站自动化系统的概念
常规变电所的二次系统主要由就地控制、继电器、录波装置、远动控制装置组成。在实际应用中，按照就地监控、电保护、远动、测量、录波等功能组织，构成录波屏、控制屏、保护屏、中央信号屏等。
我国变电站自动化系统研究起步较晚，我国首个变电站自动化系统是由清华大学机电工程系设计，但由于受到投资和技术限制，当时并没有大面积推广和应用。随着我国经济的不断发展，20世纪90年代越来越多的单位和企业开始投入到变电站自动化系统的研究中，其中南瑞公司、申瑞公司都投入了大量资金针对变电站自动化系统进行了开发。随着变电站自动化系统研究的深入，我国变电站自动化系统不论是技术上，还是理论上都逐渐完善。变电站自动化系统有效提高了变电站稳定性和可靠性，提高了变电站运行效率，变电站自动化系统在不久的将来将成为变电站系统改革的主流方向和必然趋势。变电站自动化系统通过利用计算机技术、通信技术对变电站所有设备运行情况进行监测、控制、协调，以此保障变电站安全运行。变电站自动化系统有效降低了变电站的维护费用，提高了供电质量。
2.2 变电站自动化系统设计原理与计划
2.2.1 设计的原理。设计的基本理念是建立一个新型中央集中控制系统，从而实现自动化；同时在尽可能增强各项功能的基础上降低设计成本。110kV变电站自动化系统设计配置及通讯网络图如图2所示。
2.2.2 设计计划。在对国内110kV变电站分析的基础上，对变电站自动化系统设计计划如表1所示。
3 系统的功能设计
3.1 自动化系统的继电保护功能
变电站自动化系统的继电保护功能是变电站自动化系统的核心组成部分和关键技术。通过继电保护功能能够实现对变电站继电设备状态的监控和保护。一旦变电站继电设备运行状态出现异常，继电保护功能便会启动保护机制。其中包括：发电机保护、变压器保护、母线保护、电气线路保护等。继电保护功能降低了电力系统发生故障的可能，在故障发生时，能够实现最小范围和最短时间，自动将故障点与设备进行隔离以及切除，消除隐患，保障供电正常。继电保护功能的技术特点是具有选择性、灵敏性、可靠性、速动性。选择性指故障发生时能够仅选择将故障设备切除，不影响其他正常设备。速动性指以最快速度切除故障，缩短故障时间，降低设备损坏程度，及时稳定设备运行。灵敏性指的是在电力系統出现故障或异常时，能够快速启动保护机制，并正确做出反应动作。可靠性指的是继电保护功能具有安全性和信赖性，不会做出错误反应，错误动作必然会给电力系统带来危害，影响正常供电。
3.2 自动化系统的信息采集功能
变电站自动化系统的信息采集功能为变电站的后续管理和运营提供了科学依据和研究数据。通过信息采集功能能够实时掌控整个变电站的运行状态和设备装备，信息的传递通过远程通信系统完成。变电站的有效管理离不开信息采集功能。但为了避免变电站自动化系统出现故障，导致采集到的信息失真，变电站运行时仍需留守人员，出现故障时，及时对自动化系统进行维护，并直接进行人工跳合闸，确保变电站的正常运行。
3.3 自动化系统的设备监视及报警
3.3.1 具有报警功能。变电站自动化系统故障监测功能和报警功能在发现设备故障时会发出警报，并将故障信息送达调度中心，调度中心便可利用反馈回的故障信息及时找到故障点，并对故障点进行必要的隔离与
维护。
3.3.2 具有设备监视功能。变电站自动化系统的设备监控功能，能够实现对设备的自动监控和控制保护，如：电气线路监视、母线监视、变压器监视等。变电站自动化系统在对相关设备进行监视时能够自动生成监视记录，为后续维护提供依据。
3.4 具有数据处理及打印与人机接口及远程通信功能
3.4.1 系统的数据处理及打印功能。变电站自动化系统的数据处理及打印功能，能够根据变电站管理需要自动生成继电保护和运行管理记录存档，其中包含了变电站的日报表、月报表等。在数据生产后打印站根据数据调取需求将历史数据进行显示、打印及转储。
3.4.2 系统的人机接口功能。变电站自动化系统具有直观的可视化操作界面，变电站管理人员可直观的通过屏幕了解到整个变电站系统的运行状况，并进行控制操作。
3.4.3 系统的远程通信功能。变电站自动化系统的远程通信功能实现了远距离数据传输。利用远程通信功能，能够精确将变电站信号实时显示，并反馈到控制中心，控制中心便可对变电站进行实时控制，远程通信功能不仅提高了工作效率，更降低了人工成本。
4 结语
110kV变电站自动化系统建设对我国电力发展有着积极的促进作用，虽然目前我国对于110kV变电站自动化系统正处在研究阶段，但随着投资力度的加大及研究的不断深入，不久的将来110kV变电站自动化系统将逐步成熟起来。变电站自动化系统将成为我国未来变电站发展的必然趋势。本文通过对变电站自动化系统原理进行分析，提出了变电站自动化系统设计思路，并依据当前110kV变电站自动化系统的研究成果，对110kV变电站自动化系统功能进行了设计和分析。
参考文献
[1] 陈小川.我国铁路供电继电保护与自动化[M].北京：中国铁道出版社，2010.
[2] 张惠刚.浅谈变电站综合自动化原理与系统[M].北京：中国电力出版社，2004.
智能变电站在线监测系统设计 篇6
变电站对一次电气设备的监测大多都采用有线网络,其存在的弊端有布线难、成本高、维护困难等[5]。因此,而低成本、低功耗的Zig Bee无线自组网技术将成为解决这些问题的可行方案。Zig Bee技术采用2.4GHz的无线收发器,利用直接序列扩频技术,通过正交相移键控调制方法来实现。这样不仅隐蔽性好,抗干扰性强,而且工作频段灵活,可以调高通信速率。同时,采用碰撞避免机制,避免了发送数据时的竞争和冲突,网络具有自组织性和自愈能力[6]。采用AES-128 加密法,确保数据不会被“盗听”或“误判”,增强通信可靠性[7]。由此,Zig Bee通信技术符合变电站自动化对通信技术的要求,具有可行性。
本文设计采用了Zig Bee无线网络通信技术,通过Zig Bee网络协调器和监测终端,以GPRS作为远程技术,来解决变电站监测系统存在的有线设计的弊端。
1 智能变电站在线监测系统的目的及组成结构
1.1 智能变电站在线监测系统的目的
变电站一次设备数量很多,结构复杂,采用有线的数据传输方式,其布线繁琐,成本高昂,也容易遭受雷击及老化。设备的可靠性受到了影响,并且监测设备的位置不能随意移动,灵活性差[8]。无线传感网络给有线传输的不足提供了很好的解决方案,利用它的高灵活性,将无线传感网络的各个节点合理地布置在监测区域,便可对一次设备的运行状态进行监测,不必考虑布线的问题,从而可以降低投入成本和工作复杂度。
1.2 系统组成结构
电力物联网,其目的是将各个变电站的现场数据实现联网监测,通过各个变电站配置的监控子系统,将现场数据,诸如运行参数、环境参数、设备参数等,通过网络传输到监控中心,以实现统一的监控和管理。电力物联网从结构上可以分为管理层、网络层和现场层,如图1所示。其中,管理层是将物联网技术引入至智能电网中,以完成电力网络的智能化运行。管理层包括监控中心。网络层的作用是完成信息数据在管理层与现场层之间的相互传递。现场层由各个功能的监控子系统组成。现场监控层分为四个子检测系统,包括高压柜子监测系统,变压器子监测系统,低压柜子监测系统以及避雷子监测系统。
在需要检测的电气设备上安装各种传感器,包括压力传感器,温度传感器,湿度传感器,行程传感器等。将Zigbee终端节点与各精密传感器或者智能仪表相结合,构成检测层网络,负责变电站运行时参数的采集。在每个子监测系统中分配一个路由器,路由器将每个终端节点采集到的数据汇集,并一起发送到协调器节点。协调器节点对所发送到的数据进行存储并处理,最后通过GPRS网络发送至监控中心。
2 系统硬件设计
2.1 协调器节点硬件设计
协调器节点要负责接收终端节点的数据,并对数据进行处理和储存,同时还要负责无线局域网的建立以及与GPRS协议之间的转换。因此,LM3S9B96作为无线芯片CC2520的微控制器单元构成协调器节点,节点的硬件设计还包括电源供电模块、JTAG和GPRS无线通讯模块电路。协调器节点硬件模块框图如图2所示。通过节点配置,实现了Zig Bee协议下的终端数据采集和无线组网通信功能,以及超低功耗,能够满足系统设计需要。
电源供电模块:因为协调器节点所需用电量大并一直处于供电状态,所以节点的供电模块采用交流互感器自给供电。在母线上安装电流互感器,经过整流、滤波、稳压等处理后,提供各节点所需要的电源。模块自给供电,解决了“电池供电”需要定期更换电池的问题。
2.2 终端节点硬件设计
终端节点是精简功能设备,主要由传感器模块、JTAG、Zig-Bee无线通信模块CC253以及电源模块组成。终端节点硬件框图如图3 所示。终端节点主要是实现数据采集,远程遥控,监控报警等功能。无线通信模块是传感器的通信接口,负责与传感器交换信息和收发数据,将数据打包传送至网络中协调器节点。电源模块通常采用微型电池。
路由器节点的任务是完成数据的采集和融合,主要由处理器CC2530模块、时钟模块、天线模块、电源模块等部分组成。
3 软件设计
3.1 Zig Bee组网
Zig Bee无线局域网包括信标和非信标两种工作模式。本设计采用非信标的模式,允许终端设备进行周期性休眠,而协调器和路由器设备则处于长期工作状态。终端设备大多数时间都处于休眠模式,周期性醒来与路由器一并把数据传送给协调器,最大限度地节约终端节点的功耗。
Zig Bee网络的组建主要包括两个基本步骤:先是协调器初始化,然后是路由器节点或者终端节点加入网络。利用LM3S9B96 网关微处理器和CC2520 协调器进行Zig Bee组网的流程如下图4所示。
在组网实现的过程中,Zig Bee协调器、路由器和终端子设备之间采用相同的Zig Bee2007/PRO协议栈,一致的PAN ID号,以及相同的信道。
3.2 Zig Bee数据收发
基于已经搭建的Zig Bee网络的变电站在线监测系统网络结构,进行Zig Bee组网和设备加入网络以后,作为实质的网络通信平台就可以用来进行变电站现场监测数据的收发。
1)数据发送
只有加入了网络的设备(即对应多个监控子系统的所在Zig Bee子节点)才可以发送数据。先在应用层打包好一帧数据,调用网络层的原语,然后按照网络层协议配置配置帧头,进行发送和传输。如果考虑安全机制,还应做加密处理。
2)数据接收和再发送
在非信标的网络中,设备只要不发送数据,就处于接收的状态,若在接收使能的情况下,收到一帧数据,将把该帧数据帧头的传输半径减一。如果帧头的传输半径为零,将不会再传输到下一个设备,该帧数据将被送到应用层,或在网络层做具体的处理。
对于一个数据帧,如果目的地址是该接收设备或者是广播数据帧,将会发送到应用层,并且还会继续传播到其他设备。如果正在接收的设备是协调器或者路由器,但接收到的数据目的地址不是该设备,将中断该帧数据到其他设备,若有其他情况,将舍弃该帧数据。如果接收到的数据是路由器,且目的地址是该设备,将按照路由器的方式处理,否则,将舍弃该帧数据,并且将发送错误帧。
4)监测系统的测试
为验证系统的可行性,在南山变电站进行现场测试。本系统在监测终端安装分析系统,以图形和报表的形式对监测到的数据进行显示分析。图5 为截取的对变压器油中溶解气体的实时监测,可以看出此刻绝缘油中各溶解气体的含量。
通过实际运行测试,本传感器网络系统可以实时准确采集到变电站内气体含量,温度等运行参数,并且采集数据与实际运行数据误差小,Zig Bee无线局域网的传输速率可达250kb/s,满足变电站数据传输以及控制的实时性和可靠性需求。表明变电站运行的参数可以被该系统及时监测到,作出及时处理。
5 结束语
智能变电站在线监测系统设计 篇7
智能电网是当今世界能源产业发展变革的最新动向,代表着电网未来发展的方向,而智能变电站是智能电网的重要组成部分[l]。变电站设备状态监测及状态检修是智能变电站的一个重要组成部分,传统的监测方法是采用预防性试验、定期停电检查的“计划检修”,这样不仅会影响生产,而且存在试验周期较长、费用相对较高、无法发现突发性的设备故障、无法实时监控设备故障发展趋势等缺点,而“在线监测”系统可解决上述问题。从“计划检修”过渡到“在线检修”有巨大的经济效益和社会效益,也是当前国内外都十分重视并努力推广的检修方式。
现在,智能变电站建设的第二批试点工程已全部结束,即将进入智能变电站全面推广应用的关健阶段。变电站一次设备的在线监测技术是建设智能变电站的关键部分,更是建设智能变电站的核心组成内容。同时,变电站一次设备状态在线监测系统的建设能提高电气设备运行及生产管理水平,加强电气设备状态监测检修等辅助决策应用。实现变电站一次设备的在线监测对于提高设备运行可靠性和电网运行的安全性,实现社会、经济效益增长等意义重大[2]。
1 智能变电站对变电站在线监测系统的要求
国家电网公司目前已发布的智能变电站相关设计规范,要求监测系统采用IEC 61850标准,并纳入智能变电站统一的信息化一体化平台。各种变电站设备状态监测智能组件统一采用IEC 61850标准进行建模,实现变电站设备状态监测数据的传送、汇总和分析诊断功能。
智能化变电站还要求在线监测系统能够统一考虑预防性检修及试验、电气设备家族性缺陷信息、各种运行工况等相关设备的状态情况,并对电气设备进行全面的状态分析和评估,实现功能一体化、信息互动化和状态可视化的要求,使在线监测系统对变电站设备各种状态采取相应的应对措施,最终实现智能化变电站的目标[3]。
2 智能变电站在线监测内容
依据智能变电站的相关要求以及状态监测的需要,对杭州云会220 k V智能变电站试点工程在线监测系统进行探讨。该试点工程是国家电网公司第二批智能变电站试点项目,220/110 k V均采用户外气体绝缘组合电器GIS(Gas Insulated Substation)设备,35 k V采用户内金属铠装开关柜。该工程将对主变、气体绝缘组合电器GIS设备、避雷器、开关柜等一次设备实施在线监测。变电站设备监测内容如表1所示。
2.1 变压器设备在线监测
目前主变压器在线监测项目主要有:油色谱及油中微水在线监测、套管绝缘在线(容性介损)监测、铁芯接地电流在线监测等。变压器在线监测智能组件是变压器的智能化装置,主要由嵌入式处理器、油中气体微水监测智能电子装置(Intelligent Electronic Device,IED)、变压器套管绝缘(兼容铁芯接地)IED以及传感器组成,并可根据需要扩展其他监测IED。各IED均采用无风扇冷却方式以提高可靠性,采用上架式19英寸标准机箱安装在组件柜内。系统组成如图1所示。
变压器油色谱及微水监测IED根据所测的内部各组气体组分浓度和总烃的含量以及各自的增长率来分析诊断变压器的运行状态,通过对变压器内的各组分浓度及浓度的增长率是否达到预设定的注意值,来评估变压器运行状况(绝缘老化与否),通过过程层网络向系统服务器报告一次自评估结果。
变压器工况信息监测IED监测环境温湿度、铁心接地电流等信息。监测IED采用高灵敏度电流传感器,将变压器铁芯对地的电流信号采集至IED,通过对采集后电流信号的运算和处理,剔除无关的干扰信号,得到接近实际铁芯接地泄漏电流值;结合采集的环境温湿度信息,通过阈值判断、预测判断变压器铁芯绝缘的健康状况。
套管介损监测装置主要监测套管设备的电容量和介质损耗,预测判断变压器套管的绝缘状况。监测IED利用高灵敏度电流传感器,不失真地采集套管末屏对地的电流信号,同时从相应的电压互感器(PT)取得电压信号,通过对数字信号的运算和处理,得出介质损耗和电容量等信息。变压器的套管绝缘监测IED由电压采集单元、容性设备监测单元、环境监测单元、数据处理服务器、应用软件及通信电缆等组成,通过在线监测高压套管的容性损耗、末屏电流、等值电容量,并与同一类的电气设备横向比较、纵向比较来监测套管的绝缘状态。已经投运与应用的套管介损在线监测案例较多,文献[4]介绍了变压器套管介损在线监测的装置结构及应用。
2.2 气体绝缘组合电器GIS及避雷器在线监测
已经实际应用的气体绝缘组合电器GIS在线监测案例较多,文献[5]介绍了IEC 61850标准在GIS在线监测的应用探讨。
220 k V变电站系统根据布置情况考虑在220 k V配电装置和110 k V配电装置场地各设置一套GIS在线监测组件柜。
220 k V组件柜内含有:220 k V GIS气室SF6气体密度微水监测IED、220 k V GIS的主变间隔的局部放电监测IED、220 k V避雷器监测IED。220 k V GIS及避雷器在线监测组件组成如图2所示。
目前,GIS局放的在线监测主流方法采用超高频法[6]。本工程的局部放电检测原理同样采用超高频法,对GIS设备断路器气室的监测点进行局部放电信号采样,50个工频周期为一个采样长度,60 s为最短监测周期,监测周期可调,可通过现场和远程按需设定监测周期(局部放电为持续检测,设置的监测周期为上报信息周期)。GIS器局放监测IED最多有4个同步的高速采样通道,每个间隔配置3个超高频传感器和1个背景噪声传感器。
GIS微水在线监测装置的传感器有湿度、温度和压力传感器,湿度传感器是采集的核心部分,目前大多采用低湿环境测量的电容型湿度传感器[7]。GIS设备SF6气体泄漏故障的诊断采用阈值比较法和相对泄漏率比较法。阈值比较法是监测SF6气体压力是否小于设定值,小于则认为存在SF6气体泄漏;相对泄漏率检测法是比较临近2只传感器的压力差的相对变化率,当该变化率大于设定值时,则可能存在SF6气体泄漏。
GIS微水密度监测IED能够长期在线监测GIS的SF6气体密度和微水及其变化趋势,传感器中的高精度温度及压力传感器经过模/数转换后变成数字量,再经过嵌入式处理器进行相关的运算和处理,处理后的数据通过RS485总线上传至SF6密度微水监测装置。
避雷器在线监测装置采用相位法来测量氧化锌避雷器的泄漏电流和阻性电流来实现在线监测避雷器运行状态。避雷器绝缘监测IED通过CAN总线从现场的电流采集单元采集泄漏电流传感器中的泄漏电流,结合PT电压单元采集的电压相位信号计算阻性电流、高次谐波等数据,并通过横向纵向比较、诊断、预警,从而实现避雷器绝缘状态的在线监测,经过处理后的数据和设备状态根据IEC 61850规约进行数据封装,通过光纤以太网上传到站控层。
110 k V组件柜内含有:110 k V GIS气室SF6气体密度微水监测IED、110 k V避雷器监测IED、35 k V避雷器监测IED。110 k V GIS及避雷器在线监测组件组成如图3所示。
2.3 35 k V开关柜温升监测
开关柜事故有很多是由于导电体,特别是导电连接处和触头部位接触不良引起过热引起的。因此在中低压开关柜中配置温升在线监测装置,对温升进行在线监测,对异常温升进行预警和报警,可有效防止过热故障[8]。
本工程温升监测考虑每台开关柜6个监测点,分别安装于每相动静触头上。无线测温部分采用自动切换的双电源供电系统,即当母排电流在50~5 000 A(可根据客户情况调整)范围内时可直接由高压母排获取电能来进行温升监测;而当母排电流低于(超出)要求范围时,可自动开启电池供电,两者自动切换,平稳对接,非常方便。通信方式采用更可靠的有线加无线方式交换数据,即无线测温模块直接将数据无线发射至二次侧接收器,接收器对数据进行处理后再以有线方式传递至同在二次侧的显示终端IED,IED通过交换机上传至服务器。
3 智能变电站在线监测系统的设计
3.1 变电站在线监测系统的组成
智能变电站在线监测系统由现场传感器、采集单元、传输网络以及综合诊断分析系统组成[9]。
在线监测系统主要由站控层服务器和设备层系列的智能组件柜组成。站控层服务器包括信息一体化平台、PI数据前向处理装置、系统服务器;设备层包括智能组件柜。在变电站现场各系统的监测IED、电源、通信模块按电压等级区域组合放至智能组件柜内,然后汇总至站控层的在线监测系统屏,进行状态分析。全站在线监测系统结构如图4所示。
3.2 变电站在线监测系统的整合
全站在线监测系统体系按照IEC 61850标准组建。站控层的一体化信息平台工作站由各种在线监测系统数据计算和处理IED和专家数据库故障诊断分析系统组成,该专家数据库系统将收到的各子IED报文信息进行解析后完成设备监测数据的计算、分析诊断、报表生成和存储等数据处理工作,并对有关家族性数据进行横向、纵向分析,给出设备运行、停役或检修的指导性意见。电气设备状态监测与智能辅助控制及一体化信息平台系统在后台进行整合,该方案是智能变电站在线监测技术发展的方向。
4 结语
通过在一次设备上安装的传感器对其进行数据采集,并将信号传输至在线监测分析单元进行分析,可对一次设备的状态进行监测和评估。基于IEC 61850标准模型构建的220 k V智能变电站在线监测系统方案不仅在保证一次设备安全稳定运行上发挥了重要的作用,而且节省了运行检修人员的劳动强度,为“状态检修”提供更为准确的判据,也为今后智能变电站一次设备在线监测系统的建设提供了参考。
摘要：智能变电站作为智能电网的重要一环,是智能电网的一个最重要、最关健的“终端”。文章论述了智能变电站设备检修和监测项目,分析了各种设备在线监测的参量。结合220kV智能变电站的在线监测需求,设计了基于IEC61850标准的全站统一平台在线监测系统。
关键词：智能电网,智能变电站,在线监测,IEC 61850
参考文献
[l]国家电网公司.智能变电站技术导则[S].2009.
[2]李峰,刘亚平,陶永健,等.变电站设备状态检修技术研究[J],中国高新技术企业,2010,156(21):119–121.
[3]韩月,耿宝宏,高强.智能变电站变电设备在线监测系统研究[J].东北电力技术,2011(1):17–20.HAN Yue,GENG Bao-hong,GAO Qiang.Study on On-line Monitoring System of Power Transmission and Transformation Equipment for Smart Substation[J].Northeast Electric Power Technology,2011(1):17–20.
[4]张启民,杨文虎,梁红军,等.变压器套管介损与等值电容在线监测装置的结构及应用[J].变压器,2010,47(1):40–42.ZHANG Qi-min,YANG Wen-hu,LIANG Hong-jun,et al.Application and Structure of On-Line Monitoring Device for Transformer Bushing Dielectric Power Factor and Equivalent Capacitance[J].Transformer,2010,47(1):40–42.
[5]李文书,徐国政,关永刚,等.IEC61850标准在GIS在线监测中的应用探讨[J].高压电器,2005,41(5):347–350.LI Wen-shu,XU Guo-zheng,GUAN Yong-gang,et al.Study on the IEC61850standard applied to the on-line moniroring of GIS[J].High Voltage Apparatus,2005,41(5):347–350.
[6]钱勇,黄成军,江秀臣,等.GIS中局部放电在线监测现状及发展[J].高压电器,2004,40(6):453–456.QIAN Yong,HUANG Cheng-jun,JIANG X i u-c h e n,e t a l.C u r r e n t S t a t u s a n d Development of PD Online Monitoring Technology in GIS[J].High Voltage Apparatus,2004,40(6):453–456.
[7]李明芸,江秀臣,曾奕.SF6气体微水含量在线监测系统[J].高压电器,2004,40(2):98–100.LI Ming-yun,JIANG Xiu-chen,ZENG Yi.An On-line Monitoring System of Humidity in the SF6Gas[J].High Voltage Apparatus,2004,40(2):98–100.
[8]曹建忠,杨石林.温升在线监测装置在中低压开关柜中的应用[J].供用电,2010,27(3):44–46.CAO Jian-zhong,YANG Shi-lin.Applica-tion of Online Monitoring Device for Temperature Rise in Middle and Low Voltage Switchgear[J].Distribution&Utilization,2010,27(3):44–46.
智能变电站火灾报警系统设计 篇8
1 智能变电站特征
变电站在系统组成上主要由主变压器、户外一次设备、室内高压开关柜、室内二次设备和电缆沟等组成。随着新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术的创新突破, 变电站逐步向智能化变电站发展。其以占地面积小, 采用先进、可靠、集成和环保的智能设备, 以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求, 自动完成信息采集、测量、控制、保护等基本功能。它是我国建设坚强电网的重要组成部分, 关系到整个电网的安全、质量和效益。
2 智能变电站火灾危险分析
智能变电站内部结构在应用过程中都有发生火灾的危险, 比如说主变压器、电力电缆沟、控制电缆沟、电缆竖井、主控室、二次设备室、通信机房、直流屏柜室、蓄电池室、可燃介质电容器室、各级电压等级配电装置室等。这些不同的设备或露天布置或是敷设在变电站电缆沟管内或布置在变电站主控楼内, 以上部位在具体运行过程中是引发火灾的最重要危险点。以上部位一旦发生火灾必将会对变电站乃至整个电网的安全稳定运行造成影响, 对人民正常生活生产造成巨大损失, 对企业造成造成巨大经济损失。
3 智能变电站火灾报警系统设计
3.1 总体设计
根据GB50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》和Q/GDW688—2012《智能变电站辅助控制系统设计技术规范》等规范, 结合变电站和运行的特点和要求, 提出智能变电站火灾报警系统的总体设计。
(1) 火灾报警系统由火灾报警控制器、探测器、控制模块、地址模块、信号模块、手动报警按钮等组成, 通过对不同区域进行探测, 实现火灾的自动报警。当发生火灾时, 能同时启动相关的灭火设备。
(2) 应用于智能变电站的火灾报警系统必须取得当地消防部门的认证, 并满足相关的法律法规。
(3) 火灾探测区域应按独立房 (套) 间划分。火灾探测区域有:主控室、二次设备室、通信机房、直流屏柜室、蓄电池室、可燃介质电容器室、各级电压等级配电装置室、变压器及电缆沟、竖井。根据所探区域的不同, 配置不同类型和原理的探测器或探测器组合。
(4) 智能变电站火灾报警系统应采用UPS供电。
(5) 火灾探测器、报警探测器、手动报警器到火灾报警主机采用铠装阻燃报警电缆、屏蔽双绞线和控制电缆传输信号。
(6) 火灾报警系统应能与站内其他智能辅助系统进行联动, 信号应能远程上传至运行管理机构。
3.2 工程实例
工程实例参照国家电网公司110k V智能变电站110-C-8江西实施方案典型设计为基础进行设计。110-C-8方案为AIS户外站, 主要建设规模为:主变压器:远期3×50MVA;110k V出线:远期4回;35k V出线:远期6回;10k V出线:远期36回。
以上设计应用于多项实际工程, 均有多年的运行积累, 通过设计回访了解, 该系统运行良好, 探测灵敏度高, 维护简单, 为变电站的安全运行提供了坚强的消防保障。
4 结束语
本篇文章对于智能变电站火灾报警系统特点以及危险分析、系统设计分别做出了不同讨论。希望对同行变电站火灾报警系统设计有一定的指导作用, 在未来推动智能变电站建设方面有积极影响作用。
参考文献
[1]曹卫.感烟探测器动态模型参数的确定[J].电子科技, 2015.
箱式变电站的远程测控系统设计 篇9
在电能成为现代社会活动的基础的时代,送变电是电力生产工程中举足轻重的一部分。箱式变电站是电力系统送变电的末端环节,是电网的主要控制点及不可或缺的一部分。配电网络日益发展的今天,其稳定对国民生产生活、科学研究、电力通讯等方面起到了至关重要的作用[1]。所以对箱式变电站进行监测与控制,开发监测系统的软件平台,对检测到的各项指标进行统计、分析与总结等,对于电网调度自动化的实现有着积极的促进作用,它能促进电力生产的安全化、经济化、智能化。
1系统总体结构
1.1总体结构
箱式变电站远程测控系统由以下几个模块组成:微控制器、箱式变电站电力参数采集计量传输部分、开关量输入/输出部分、显示模块以及GSM通信部分。另外,还可以根据需要增加温湿度测量控制等功能模块,以扩展系统功能。总体框图如图1所示。
1.2主控模块
本次箱式变电站远程测控系统主控模块设计采用STC12C5A60S2系列单片机。STC12C5A60S2满足本设计对数据采集准确性、长时间运行稳定性、功耗以及价格的要求,它包含一般51单片机的功能,且在性能上优于51单片机,有4个定时器,同时增加了P4口,并实现了双串口[2]。本次设计模块较多,程序较为复杂,需要的存储空间大,且本系统需要双串口,对单片机要求较高,综合考虑,采用STC12C5A60S2型单片机。
1.3输入/输出模块
有很多开关设备应用于箱式变电站,这些设备有闭合和断开两种状态。通过开关量输入模块和主控模块的连接能够实现采集开关状态的功能。输入模块主要从断路器等开关设备的辅助触点给出状态信息。开关状态输入端子排通过断路器等的辅助触点采集,经过光电隔离电路减少干扰,然后经过上拉排阻,最后到达74LS165并入串出,到达主控模块。
本次设计的输出模块为开关量输出和电参量的模拟量输出,开关量输出主要包括合闸/分闸信号等,采用并行出口控制继电器的方法。电路中可加入续流二极管来保护驱动电路,因为继电器是感性负载,输出变为1时,需要二极管提供泄流回路。电参量输出包括箱式变电站三相电压、电流等模拟量的输出等。
1.4电量采集模块
为了确保本系统在不同负载、不同电源环境下准确测量电参量,选取深圳珠海炬力公司生产的专用电能计量芯片ATT7022B,其内部集成电路能够满足本设计对箱式变电站内部的电压、电流、功率、电能等电力参数的测量[3],且支持软件校表,通过SPI接口与微控制器进行电力参数、校表信息的传递。在电压、电流信号采样电路中,由于实际工作时箱式变电站三相电流较大,如果采用电流分流器[4],在高温、重载的情况下易影响精度,因而在电流采样电路中选取电流互感器,采用差分输入方式使电流采样信号在0.1 A左右。
电压采样选取电阻分压方式,利用电阻分压将电网中的交流电通过线性比例变换为适合芯片识别的小电压。为了保证测量的精准度,本系统选取稳定性强,温度漂移小于25 ppm/℃的精密电阻。
1.5通讯模块
箱式变电站测控系统通信分为两部分,一是箱式变电站和CPU的通信,二是CPU与GSM模块之间的通信。通讯模块采用RS-485通信接口通信并采用MODBUS-RTU通信协议[5]。目前应用较为普遍的是RS-232-C协议,但其传输距离较短,所以采用RS-485,它有更好的抗噪能力和远距离传输能力。
随着无线通信技术的迅速发展,GSM产品无论在生活还是生产中都占据了很重要的地位。本设计采用外置式GSM MODEM,它采用标准DB9通信串口,此模块可外接输入5~40 V直流电,同时自带4pin语音接口[6],工作稳定,能有效融入各行各业的各种环境,尤其是在工业远程控制中,GSM模块应用广泛。GSM模块具有中英文短信收发功能,向用户提供AT命令接口,方便用户自行开发设计。
2软件流程
箱式变电站自动化装置结构设计主要体现在模块化思想上,其按照需要实现的各个功能进行模块划分,并分别进行编写和调试。本软件主要实现监控终端的电力参数、开关信号等数据的实时采集,借助GSM和上位机实行监查和控制。
2.1主程序控制模块
监控终端上电后首先初始化各个模块,然后进行系统自检,保证测得的数据有时间标准作为参考依据,再依次进行电力参数采集和模拟量输出。一旦收到上位机发出的控制指令,则进行处理;若无,储存数据。
2.2开关量控制模块
开关量监控部分一方面负责监测箱式变电站内部电力设备的开关闭合状态,将结果传给主控并通过GSM上传至监控中心,另一方面负责接收监控中心发出的操作指令,从而控制电力设备的开关。
2.3 GSM通讯模块
GSM通信模块分为以下几个部分:系统初始化子程序、软件定时程序、单片机给GSM模块发送AT指令程序以及60S2通过AT指令来控制GSM模块。本段程序实现的功能主要是将采集到的数据形成短信发送到指定的GSM网上,GSM模块在此设计中主要作为监控中心,收集由CPU采集过来的数据,并能对箱式变电站发出简单的命令。
GSM模块与测控系统之间的通讯采用AT指令集。以英文短息发送功能为例,首先进行串口调试。发测试指令AT测试模块是否工作:发送“AT”,返回“OK”,测试正常,表示GSM模块可以正常工作。发送“AT+CMGF=1”,选择短信模式为“TEXT”。发送“AT+CSCS=“GSM””。设置为GSM字符集。发送“AT+CMGS=“手机号码””,返回“>”,表示可以输入短信内容。发送“TEST ON”为短信内容,再发送十六进制数“0X1A”确认短信,返回“+CMGS:33”用来表示信息号,“OK”表示短息发送成功。具体指令可参考指令表。
3结语
本文对箱变的研究现状作了详细分析,并根据实际情况对箱式变电站测控系统进行设计,逐步实现“四遥”功能,从而使箱式变电站测控系统进一步智能化、优越化。
本文旨在研究造价更低的测控系统,开发功能更完善的测控系统,运行科技含量更高的测控系统。根据国内外智能箱式变电站的发展前景和现有技术的运用,将现有成熟技术应用到箱变中,为提高原有产品性能做出贡献,实现我国配电网络智能化。
摘要：主要对智能箱式变电站进行深入研究,测控系统应用模块化思想,采用STC12C5A60S2主控芯片实时监测和控制箱式变电站内各电参量和非电参量。测量模块实时采集测控系统三相电压、电流等;开关控制模块通过继电器采集和控制箱变内开关状态,并可进行无功补偿装置的投切;通讯模块采用RS-485通信接口实现箱式变电站与测控系统的通信,将收集的电压、电流等电量信息及断路器开关状态等传递给监控中心。
关键词：箱式变电站,远程监控,通信
参考文献
[1]张晓斌.基于GPRS通信的智能箱式变电站研究[D].西安:西安工业大学,2012.
[2]盛寿麟.电力系统远程监控原理[M].2版.北京:中国电力出版社,1998.
[3]炬力集成.ATT7022B用户手册[Z],2005.
[4]黄鹤松,刘奎,齐俊清,等.基于ATT7022B的多功能电能表系统的设计[J].电测与仪表,2011,48(8):63-67.
[5]郭辉.基于GSM SMS的短信平台及其应用系统的设计与实现[D].南京:东南大学,2006.
变电站系统设计 篇10
【关键词】主接线设计；短路电流；电气设备选择
0.引言
随着城市的快速发展人口的极速增加给交通带来的压力越来越大，城市不可避免的需要建设更多公共交通工具来缓解压力，其中地铁电车作为一种绿色的交通方式，能够减少能耗和对城市的污染，安全便利能有效缓解交通压力更是成为了建设首选，但也不可避免的给供电设施带来了新的要求，本文进行了牵引变电所电气一次系统的设计首先通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV主接线，确定了站用变压器的容量及型号，并根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，从而完成110kV变电所电气一次系统的设计。
1.原始资料的分析
该110kv牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工作，另一台备用。电力系统1、2均为火电厂，选取基准容量S为750MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.10和0.12； 在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.11和0.14。对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图中，L1、L2、L3长度分别30km、50km、20km。线路平均正序电抗X1为0.4Ω/km， 平均零序电抗X0为1.2Ω/km。
表1 牵引变电所基本设计数据
2.方案的拟定和变压器的选择
110KV变电所主接线方案的比较。
方案一：110KV采用双母带旁路母线接线方式，27.5KV也采用双母带旁路母线接线， 110KV进出线为4回路，两回路一级负荷都为大型工厂供电，考虑到110KV侧的特殊性，装设专用母联断路器和旁路断路器。
27.5KV母线出线为6个回路，有2回路连接27.5KV电源，为了保证供电的可靠性和检修时的灵活性，特装设专用母联断路器和旁路断路器。
10KV母线出线为10回路，预留2回路，可采用单母分段接线方式。
其接线特点：
（1）110KV、27.5KV都采用双母带旁母，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是降低了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。并且设计专用的旁路断路器，即使断路器检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致停电，保证供电可靠性。
（2）10KV虽然负荷较低，但出线有10回。如采用单母接线时，接线简单清晰，设备少，操作方便等优点。但如果某一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电，将影响全所的照明及操作电源、控制电源保护等。
10KV采用单母线分段运行时，操作灵活、可靠。
方案二：
110KV、27.5KV都采用双母不带旁路，断路器检修或故障时，会造成停电，严重情况时：主变压器进线断路器检修或故障时，影响供电可靠性。
10KV虽然负荷较低，但出线有10回，为了满足所用电的可靠性，有用装设两台所用变压器，为互备方式运行，其接线方式为单母分段接线方式。
其接线方式的特点：
（1）双母不带旁路，其经济性相对来是提高了，但是各段出线断路器检修和事故会影响供电的情况下，会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即降低了。
（2）10KV为了保证所用电可以从不同段两出线取得电源，同时一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。
以上二种方案相比较，方案一的可靠性略高于方案二，其经济性略低于方案二，操作灵活性居于方案二之上，根据原始资料，方案一满足要求，而且根据可靠性、灵活性、经济性，只有方案一更适合于本次设计切身利益，故选择方案。
3.短路电流的计算
在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。
（1）验算导体电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。
（2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。
（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点
（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。
图1 系统的电路图等效电路
因为系统在最大运行方式下计算，所以选取系统2沿线路L3向电网供电；又因为系统在正常运行和三相短路时只有正序分量，无零序分量，故L3的电抗标么值为：
本文的27.5kv短路电流计算如下：
变压器电抗标么值：
短路电流标么值：
基准电流：
次暂态短路电流：
短路电流最大有效值：
冲击电流：
4.电气设备的选择
（1）根据以上计算结果，进行110kV，27.5kV，10kV侧所有短路器以及隔离开关的选型和动稳定、热稳定校验。
表2 开关电器的选择
（2）室内27.5kV硬母线选型及校验
由I=1365A，S=76.882，可初步选型LMY—100X8平放的硬铝母线。
动稳定性校验：三相短路时间电动力
满足要求，选用LMY—100X8平放的硬铝母线
5.结论
本文完成了110kv牵引变电站电气一次系统的设计。根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电，或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统，为地铁电动车辆或电车供电提供更加稳定高效的供电环境。
【参考文献】
[1]张少强.地铁牵引供电系统的接地分析[J].电气化铁路，2012，2（3）：47-51.
[2]于利民.牵引变电所地下引线选择[J].电气化铁路，2012，2（8）：4-9.
智能变电站的安防系统设计 篇11
智能变电站是智能电网建设的重要节点之一, 其主要作用就是为智能电网提供标准的、可靠的节点 (包含一、二次设备和系统) 支撑, 其稳定可靠的运行关系到千家万户和工、矿企业生产单位的能源供应, 是工、农业正常生产和城镇居民正常生活的保证。
随着智能变电站无人值守管理模式的推广, 主站端正逐步对各变电站实施远程管理, 从而更有力的提高效率。然而, 在2008年奥运期间, 西安某大型的变电站中曾出现过非法翻越变电站围墙, 窜入设备区偷盗电力设备, 发生电击, 使入侵人员烧伤并造成设备损坏和大面积停电的事故, 给电网安全、自身安全以及财产安全造成了巨大的威胁, 并给电力企业带来了负面影响。
2 智能变电站的特点
变电站是电力输送控制的核心环节。变电站电压等级越高, 供电范围就越大, 地位就越重要。现代化的智能变电站站点分散, 无人值守或较少人值守, 而有形围墙阻挡性较弱, 入侵者较容易攀爬进入, 存在安全隐患。一旦发生事故, 对人身和财产将造成极大危害, 因此, 其周界防范要求等级高。
智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备, 建立在统一通信平台基础上, 通过智能一次设备、二次设备的网络化连接和信息的数字化传输, 自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能和各种高级应用功能。站内设备的稳定性、可靠性和抗电磁波干扰强度要求高。因此, 智能变电站的安防系统要求设备一定要保证能在强电磁干扰情况下正常工作, 自身还不能发出超强的干扰, 以免干扰变电设备的正常运行。要求安防设备具备不间断供电系统, 在变电站停电的情况下使该设备也能正常工作。要求安防设备应能够防火和防潮, 保证设备能在最坏情况下的正常工作。并且, 要求保证安防设备能够把报警信号、图像和声音等信息实时准确的传送至监控中心或运维中心。
3 安防系统的组成
对于智能变电站的安防系统设计应坚持将入侵者阻绝于安防区域之外 (或延缓侵入时间) , 并采用多防线、不同技术手段组成周界防范系统的理念。智能变电站的安防系统应具备报警 (及时发现) 、阻挡 (延缓进入) 、威慑 (不敢进入) 、复核与取证、报警与监视、照明的联动。
智能变电站的安防系统包括前端、后端和传输三部分组成。前端是智能报警主机、图像监控、硬盘录像、电子围栏系统等;后端是设在电力公司的调度中心或变电站运维中心的图像监控系统;传输采用电力系统通信综合数据网 (或专线通道) 传输至主站系统。
3.1 电子围栏系统
电子围栏系统是一种周界安防产品, 相比高压电网、红外对射等产品, 具有安全、可靠、智能化程度高、误报率低、安装方便、操作简单等众多优点。金属线上悬挂的警示牌具有威慑功能, 强行突破将使主机发出报警信号。电子网采用低能量、低频率的脉冲, 不会造成生命伤害, 而且基本不受天气的影响, 在恶劣环境下仍能正常工作。电子围栏系统可以与远程视频监控系统实现联动, 接入监控网络。
3.1.1 系统对于智能变电站的适用性
智能变电站的周界防范采用电子围栏系统, 主要是基于其威慑力的考虑。首先, 电子围栏每隔一段距离就挂一块警示牌, 具有明显的警告标识。其次, 电子围栏间隔约160mm为金属裸线, 外观似电网, 触碰时有电击, 从而给予企图入侵者以震慑力。用于变电站的产品要求安全、可靠、抗干扰能力强、误报率低。
此外, 在变电站的围墙或其他醒目位置可安装声光报警器, 电子围栏系统脉冲主机具有多种报警的输出接口, 可以直接连接现场的声光报警器和警卫室/值班室等, 当入侵者受到电击后仍然执意要翻越电子围栏时, 系统的报警显示——声光报警器突然启动, 足以令入侵者因害怕发现而自动退离, 从而有效防范入侵破坏, 且其人身也不会受到任何伤害。
3.1.2 系统组成
电子围栏系统主要由脉冲主机、前端围栏以及报警信号的传输三部分组成。脉冲主机产生脉冲信号供给前端围栏, 从而探测入侵者并发出报警信号。前端围栏应具有抗高压、抗污、抗氧化、耐腐蚀等功能, 由支撑杆、高强度耐压绝缘子、合金导线、高压绝缘线、线收紧器、线连接器、避雷器、警示牌等部件组成。
智能变电站周界的前端围栏要求具有抗高压、抗污、抗氧化、耐腐蚀等功能, 该设备由支撑杆、高强度耐压绝缘子、报警铝镁合金导线、高压绝缘线、线收紧器、线连接器、避雷器、警示牌等部件组成。前端围栏的安装可根据现场的情况采用立杆或壁挂形式, 采用钢架对其进行支撑。设置高度及角度可根据现场情况做出灵活更改, 其通电电压的高低可根据天气、环保、用户需要做出灵活调整。
3.2 图像监控系统
图像监控系统采用先进的计算机技术和数字图像压缩技术, 集视音频矩阵切换、报警、多画面处理、硬盘录像等于一体, 将智能站内图像单元进行收集和数字化压缩, 再通过电力通信综合数据网将这些数据传输至主站图像监控系统, 从而实现变电站的远程监视与控制, 包括远程实时图像的设置、显示、存储和打印;远程摄像机的云台控制和设置;远程报警前、后图像的存储, 调用和处理;多个远程点图像的轮流显示以及远程点的双向音频监控等。
3.2.1 站内图像监控设备
智能变电站内主控室、主变、开关、刀闸、以及各级屋外配电装置等重要设备通常采用可变方向及距离的图像监控设备, 对重要仪器仪表采用特写放大镜头。智能站周边、前区以及大门可配置固定方向及距离的图像监控设备。在专用通信值班室、独立用电室、独立装有感烟探头的蓄电池室、大型枢纽站专用通信蓄电池室、层高≥1.8m并装有感烟探头的电缆夹层, 可以根据需要选配图像监控设备。
由于各变电站规模、电压等级、变电站形式 (室内、室外) 的不同, 外围监控设备的类型、构成和组织结构, 尤其是摄像点的布置和摄像机的类型数量差异较大, 总体上以满足图像监控基本目标和要求为原则, 按照《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》进行配置。
对于室内变电站需要考虑摄像设备的防尘、防腐、防锈、散热条件。对于室外变电站需要考虑摄像设备对各种环境和气候变化的适应 (加温降温、防雨除霜、通风防尘以及雨刷等功能, 并有远动功能) 。对高低温环境条件特别恶劣的摄像点, 应采用具备高低温防护能力和雨刮器的防护罩以保护摄像设备。
3.2.2 图像监控主站系统
图像监控主站系统应配置安装有专用管理软件和存储软件的服务器以及显示终端, 以实现对所有辖区内变电站的远程监控。服务器负责用户和设备的管理, 能够实现分级权限控制, 数据流转发, 集中存储和资料查询点播功能, 支持B/S和C/S体系结构, 并能够提供多种控制权限。
系统通过网络可实时观看任意摄像头, 支持同屏多路实时监看, 可全屏模式显示, 并且实现一幅主画面和多个副画面同屏显示, 也可以设定多个轮巡组对前端监控点进行轮巡监看。能远程控制摄像机的动作, 包括云台转动角度 (上下和左右方向) 、摄像机焦距、景深、亮度等调整。当变电站发生突发事件或入侵报警时, 可以实现灯光、视频、报警联动, 打开报警区域的灯光、摄像机自动到达预置点, 并进行录像。
3.3 远程传输系统
对于智能变电站安防系统的远程传输可以根据不同的站址环境选择不同的方式进行。对于存在布线困难的可以采用无线传输的方式, 例如环境恶劣且不方便安装网络的地方即可采用有线加Wi-Fi无线方式进行视频图像的传输, 既节约了成本也能达到系统的要求。对于布有光纤网络的则可以采用有线传输方式。例如地理条件优越的或是重点监控对象, 需要进行实时监控, 就可以选择通过网络进行视频图像的传输, 以适应监控的需求。
鉴于目前电力通信综合数据网建设已日趋成熟, 其覆盖范围广泛, 涵盖了绝大多数变电站以及调度中心。随着越来越多无人/少人值守的智能变电站的建设, 其作为各级主站端图像监控系统的重点监控对象, 建议采用该电力通信综合数据网络进行视频图像的传输。对于信息网络还未覆盖的运维主站, 则可以采用N×2M专线通道进行数据的传输。
此外, 可将监控网络单独划为一个VLAN子网, 只通过FE或GE与中心交换机或路由器建立连接, 这样, 变电站内的设备运行信息可直接进入电力单位的MIS网络, 即将图像、语音、报警信息送到MIS系统, 使得MIS上的被赋予权限的工作台式电脑都可获得图像、报警等信息而无需额外建设投资。
4 结束语
随着计算机技术、通信技术和管理技术系统理论的不断发展, 变电站安全防护系统也将随之提高和完善。变电站安全防护系统通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时图像监控、远程故障和意外情况告警接收处理, 对于保障变电站的安全可靠运行具有重要的意义。
摘要：智能变电站是智能电网建设的重要节点之一, 对其安全防护至关重要。基于电子围栏和实时图像监控的变电站安全防护系统具有威慑、阻挡、视频监视和报警三重功能, 系统对入侵者给予瞬间脉冲电击, 以阻止翻越, 预防为主。对执意入侵者或当站内发生故障和意外时, 能够通过电力通信网传输至电力调度主站端, 实现监视与取证。从而大大提高了智能变电站的运行和维护的安全性和可靠性, 使电网调控运行更为安全、可靠。