淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

目前，近年來港區(qū)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大、占地范圍越來越廣，變電所設(shè)置越來越多。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，利用現(xiàn)場通訊技術(shù)設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場也能了解設(shè)備運行情況，從而實現(xiàn)港口電力設(shè)備的管理的自動化。 

1.工程概況 

　　本文所設(shè)計的碼頭工程位于柬埔寨西哈努克港市，本工程設(shè)有兩座變電所，其間隔距離2公里。其中主變?nèi)萘?188KVA，10KV分段母線方式供電，進(jìn)出線終期規(guī)模為12路。主要供電設(shè)備有10KV門座起重機、10KV皮帶機等重要負(fù)荷。為幫助業(yè)主實時的監(jiān)控主控制室的設(shè)備運行情況、主變、斷路器等的運行狀態(tài)，提高工作效率，減少現(xiàn)場維護的工作量。我們設(shè)計了一套電力監(jiān)控系統(tǒng)（又稱變電所綜合自動化系統(tǒng)） 

2.設(shè)計原則 

　　電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則如下： 

　�。�1）整個系統(tǒng)采用分層分布、開放式結(jié)構(gòu)。 

　�。�2）采用先進(jìn)可靠的設(shè)備，能適用變電所環(huán)境，可長期連續(xù)運行和短期運行。 

　�。�3）采用先進(jìn)完善的計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件。 

3.設(shè)計依據(jù) 

　　本系統(tǒng)方案設(shè)計遵循“功能齊備， 

　　實用可靠，擴展性好，投資合理”的原則，完全符合中華人民共和國公安部有關(guān)條例和規(guī)范，包括不限于： 

　　《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》（GB50062-）；《電力裝置的電氣測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》（GBJ63-）；《10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》（GB50053-94）；《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50045-95）；《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 （ JGJ/T16-92）；《電信線路遭受強電線路危險影響的容許值》（GB6830-86）；《通信光纜的一般要求》（GB/T7427-87）；《信息技術(shù)互連國際標(biāo)準(zhǔn)》（ISO/IEC11801-95）；  

4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

　　本工程電力監(jiān)控系統(tǒng)中控室設(shè)置 1#變電站，位置在陸域與引橋相接處的轉(zhuǎn)運站1樓。其中設(shè)置一臺監(jiān)控主機對整個碼頭區(qū)域的高低壓柜內(nèi)電力運行數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)控。在碼頭上的2#變電所設(shè)置分控室，利用一臺工控機將低壓柜內(nèi)電力監(jiān)控儀表的數(shù)據(jù)收集起來，通過一根8芯單模光纜傳輸?shù)街锌厥摇Ｗ罱K構(gòu)成一個完整的電力監(jiān)控系統(tǒng)。拓?fù)鋱D如圖1。 

　　整個電力監(jiān)控系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場總線的分層分布、開放式可配置結(jié)構(gòu)，整個變電所在物理上分為2層：變電所控制層和變電所一次設(shè)備間隔層。 

　　變電所控制層計算機監(jiān)控系統(tǒng)（以下稱上位機系統(tǒng)）由PIV866/250M/80G工控機和激光打印機構(gòu)成。上位機系統(tǒng)主要用于變電所綜合自動化系統(tǒng)的組態(tài)、維護；變電所運行的監(jiān)視、操作、信息管理及優(yōu)化控制；全所的事件事故記錄，事故報警，畫面顯示；報表打印及開關(guān)等設(shè)備的遠(yuǎn)方操作控制。 

　　變電所一次設(shè)備間隔層由南京南瑞繼保的數(shù)字式保護測控單元及裝置等智能微機組成。各單元采用現(xiàn)場總線CAN網(wǎng)絡(luò)通訊。就地保護測控單元由各高、低柜、直流屏內(nèi)電力監(jiān)控裝置構(gòu)成，他們可完成對各自對象的數(shù)據(jù)采集、繼電保護和自動控制。 

5.電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

        5.1 計算機監(jiān)控后臺系統(tǒng) 

　　變電所控制層的功能包括安全監(jiān)督、操作控制及報表打印等，人機界面采用最新開放式圖形軟件技術(shù)和中英文語言環(huán)境。系統(tǒng)具有通過鍵盤和鼠標(biāo)選擇畫面的功能。具體功能如下： 

　�。�1）實時數(shù)據(jù)采集及處理。 

　　通過間隔層智能設(shè)備進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的采集和處理。實時信息包括：模擬量、開關(guān)量等信號。 

　　監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集及處理，產(chǎn)生各種實時數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)庫更新。系統(tǒng)應(yīng)形成分布式的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，在就地控制單元中保留本地處理的各種實時數(shù)據(jù)。幫助運行人員對變電所設(shè)備的運行進(jìn)行全面監(jiān)視與綜合管理并作必要的預(yù)處理，存于實時數(shù)據(jù)庫，供計算機系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能時使用。 

　�。�2）控制功能。 

　　對全所變配電系統(tǒng)，港區(qū)用電系統(tǒng)的實時運行參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)以召喚方式進(jìn)行實時監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生事故時自動彈出事故畫面，當(dāng)進(jìn)行設(shè)備操作時自動彈出相應(yīng)的操作控制畫面和過程監(jiān)視畫面。運行人員可通過操作控制菜單，選擇控制對象和操作性質(zhì)，最后系統(tǒng)提示確認(rèn)。通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作控制的變電所設(shè)備主要有斷路器、隔離開關(guān)投切操作，直流系統(tǒng)的操作控制。 

　　為防止誤操作，在任何控制方式下都必須采用分步操作：選擇、校核、執(zhí)行，并設(shè)置操作員和線路代碼口令。比如對變電所一次設(shè)備進(jìn)行操作時，系統(tǒng)退出監(jiān)視畫面并根據(jù)全所當(dāng)前的運行狀態(tài)以及隔離開關(guān)和接地刀閘的閉鎖條件，判斷該設(shè)備在當(dāng)前是否允許操作并給出相應(yīng)的標(biāo)志。若操作不允許，則提示其閉鎖原因，防止人為的誤操作發(fā)生。具有操作權(quán)限等級管理，當(dāng)輸入正確操作和監(jiān)護口令才有權(quán)進(jìn)行控制操作。 

　�。�3）事件記錄、報警處理。 

　　當(dāng)變電所或重要設(shè)備發(fā)生故障和運行人員對變電所設(shè)備以及斷路器的投切等設(shè)備進(jìn)行各項操作時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)并處理，將追憶數(shù)據(jù)保存于計算機中作為歷史數(shù)據(jù)，并記錄事故發(fā)生的日期、時間、設(shè)備名稱及內(nèi)容等。顯示并打印報警信息，發(fā)出語音報警信號。 

　　報警信息包括：報警接點的狀態(tài)改變，保護與監(jiān)控設(shè)備的運行工況異常，趨勢報警等。 

　　5.2 保護控制單元 

　�。�1）配電變壓器的監(jiān)控。 

　　干式變壓器已配置有溫控裝置，采用通訊數(shù)據(jù)傳輸方式將變壓器的三相線圈溫度，超溫報警、超溫跳閘信號，冷卻風(fēng)機運行及故障信號，溫控裝置電源故障信號等接入監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能對變壓器的運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。 

　�。�2）直流系統(tǒng)的監(jiān)控。 

　　直流系統(tǒng)要求提供RS485接口用數(shù)據(jù)通訊方式將各開關(guān)狀態(tài)，各直流電壓、電流量，各故障報警信號等接入電力監(jiān)控系統(tǒng)。電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能對直流系統(tǒng)的運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。 

　�。�3）電容器的監(jiān)控。 

　　電容器柜均配置電容器自動投切裝置，提供RS485接口，電容器測控采用IEC60870-5-103規(guī)約，要求能將其信息接入監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能對電容器的投切及運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。 

　　（4）主控單元。 

　　變電所要求配置主控單元，主控單元組屏安裝，主控單元的具體要求具有良好的開放性，支持國內(nèi)國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，同時能完成規(guī)約處理和轉(zhuǎn)換。至少應(yīng)支持以下規(guī)約：IEC60870-5-101、102、103、104、DNP3.0、CDT、SC1801、Modbus、DL/T645、SEL、SPA-BUS、COURIER等。采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，軟件和硬件應(yīng)模塊化，并具有可擴充性。 

6.結(jié)束語 

　　在本設(shè)計中，由于變電所只有兩座，系統(tǒng)的優(yōu)越性還沒有得到充分體現(xiàn)，但是在一些有多個甚至十幾個變電所的大型港區(qū)，該系統(tǒng)的優(yōu)越性則十分明顯；只需要一次投資，即可節(jié)省了后期大量的人力物力的投入�？傊�電力監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)了無人值班變電所的實現(xiàn)，并可以利用遠(yuǎn)動技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，不失為一種值得大規(guī)模運用的現(xiàn)代能源管理方式。