安科瑞高壓試驗監控系統在天威保變（秦皇島）變壓器有限公司基地項目的應用

具體要求

  依據被試變壓器測試電壓，調整中間變壓器電壓分接，顯示分接開關分接位置，確定并調整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據被試電流大小確定并調整電流互感器檔位，顯示電流互感器檔位及變比；并保證互感器二次不開路；確認隔離刀的位置并判斷是否正確。依據試驗電壓、電流確定過電壓、過電流的值，并進行保護。（一般電壓不超過105%，電流不超過120%）。

  控制試驗輸出母線的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開關進行提示，并且直到錯誤糾正后才進行下一步操作。

  系統應具有試驗速度快、試驗數據精度高、自動記錄各項性能數據并實時顯示試品各項試驗結果等性能。同時可以對實驗數據進行存儲和打印。

2系統結構描述

  本套監控系統主要實現對本項目的各配電回路進行監控。監測對象主要為配電柜中BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100儀表、40-1號PLC柜以及發電機組控制PLC柜。

  系統網絡結構圖

  本配電系統采用分層分布式結構，即站控管理層，網絡通訊層與現場設備層；如下圖2-1所示：

圖 2-1

2.1  站控管理層

  站控管理層一般設于中心變電站值班室或其他地方。包含監控計算機，網絡交換機，打印機，UPS，配置軟件，監控軟件。主要功能是接受網絡層上傳的數據，并正確分析顯示給客戶，讓用戶時間知道現場設備的運行狀態。

2.1.1  監控主機

  40-1號PLC柜子220V交流電輸入到PLC柜內UPS，UPS輸出到監控主機。由于UPS有可以儲存電能，即使由于外部故障導致突然斷電，監控主機也不會因此斷電。下圖2-2是40-2號操作臺里面的DELL監控主機。

圖 2-2

2.2  網絡通訊層

  網絡通訊層包含數據采集器，網絡交換機等設備組成。主要功能是從設備層采集數據，然后將數據上傳至監控主機服務器。

2.2.1  儀表的通訊接線

  10KV高壓開關柜上面的BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100等設備以及操作臺上的6塊安科瑞儀表通訊線一端在40-2號操作臺X3、X4端子排上的，如圖2-3。另一端連接到電腦操作臺里的MOXA串口服務器上。

圖 2-3

2.2.2  PLC的通訊接線

  PLC通過PROFIBUS網絡電纜連接，兩端都接入DP接頭。一端DP接頭插入到40-1號PLC 端上，如圖2-4。另一端接在電腦后端的DP接頭。

圖 2-4

2.3  現場設備層

  現場設備主要為配電柜中BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100儀表、40-1號PLC柜以及發電機組控制PLC柜。設備上的數據通過網絡通訊層傳輸到監控主機上進行顯示。

2.3.1  PLC柜

  圖2-5中第1部分為西門子PLC，從左向右分別為電源PS 307，CPU315-2DP，3個數字量輸入模塊 、1個數字輸出模塊、1個模擬量輸入模塊、1個CP341通訊模塊。電源PS 307給CPU，數字輸入輸出模塊提供電。3個數字量輸入模塊采集3組隔離刀信號、630KV調壓器信號，中間變壓器狀態信號等設備狀態。通過1個數字輸出模塊可以對3對隔離刀組、630KV調壓器、4對發電機組進行遠程遙控。

圖 2-5

  圖2-5中第2部分是斷路器。QF1斷路器控制著整個PLC機柜的用電；QF2斷路器控制著PLC電源模塊；QF3斷路器控制著機柜的照明風扇等。

  圖2-5中第3部分是中間繼電器，用于電路中傳遞中間信號。

3系統功能概述

  本系統主要實現以下功能：

  1）．系統一次圖顯示可實時觀察開關柜斷路器，隔離開關的分合閘狀態以及中間變壓器等設備的狀態；

  2）．系統實現了對5MVA發電機、7.5MVA發電機、15MVA發電機、30MVA發電機等四臺機組的加磁、滅磁、勵磁電流的粗增、粗減、細增、細減的調壓功能；

  3）．系統實現了遠程控制39-1號高壓柜、34-1號高壓柜斷路器分合閘的功能；

  4）．系統實現了對630KV調壓器升壓、降壓控制功能；

  5）．系統實現了對35-1-3、35-4-6、36-1-3 三組隔離刀組的遠程分合閘功能；

  6）．系統實現了用戶設定時間參數查詢電壓、電流 、功率、溫度、濕度等參數；

  7）．運行事件報警、記錄及查詢打印功能；

  8）．設備運行狀態的實時動態顯示；

  9）．設備通訊異常實時采集顯示；

  10）．用戶權限管理； 

配電監控功能

  可查看個配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：電流，電壓，功率、功率因數、溫濕度以及開關狀態。

圖 3-1

  系統圖的各個回路開關狀態在分閘時會顯示綠色，合閘后會顯示紅色，以此區分。在圖3-1界面中主要實現了以下功能：

  1、39-1、34-1開關柜的斷路器遠程遙控功能。

圖 3-2

  2、35-1~3、35-4~6、36-1~3 三組隔離刀的遠程遙控功能。

圖 3-3

  3、630kV調壓器的遠程升降調壓功能。

圖 3-4

  用戶在升壓之前需確保34-1號開關柜斷路器已經合閘，否則系統將彈出如圖3-5的提示界面無法升壓。

圖 3-5

  4、對5MVA發電機、7.5MVA發電機、15MVA發電機、30MVA發電機等四臺機組的加磁、滅磁、勵磁電流的粗增、粗減、細增、細減的調壓功能；如圖3-6：

圖 3-6

  5、用戶可以對中間變壓器狀態實現監測功能。如圖3-7所示：

圖 3-7

  6、在圖3-1中，用戶可以對警鈴、警燈進行遙控，點擊相應按鈕警鈴響、警燈閃爍，再點擊警鈴滅、警燈不閃爍。

  7、屏蔽門監測功能，如果有屏蔽門開啟，圖3-1中屏蔽門將會一直閃爍。

數據查詢

  點擊菜單欄上的“數據查詢”，即彈出圖3-8所示表格：

圖 3-8

  設置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的參量報表。主要數據包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、、功率因數、頻率、溫濕度等參數。該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能。

報警查詢

  點擊菜單欄上的“報警查詢”，即彈出圖3-9所示報警界面：

圖 3-9

  通過該功能用戶可以查詢到各種開關狀態變化情況。可以查詢到時間，對應的點位、動作情況等信息。報警設置功能可以以電子表格的方式具備打印功能。

通訊狀態

  點擊菜單欄的“通訊狀態”，見圖3-10：

圖 3-10

  進入通訊狀態后，能夠看到整個系統采用已變壓器為干線的分布式網絡結構，具有系統網絡診斷功能。能實時監控系統網絡通訊狀態，出現網絡故障時，系統自動顯示故障線路及具體單元。

用戶權限管理

圖 3-11

  用戶管理界面為用戶提供了3項與用戶身份和管理有關的功能。“用戶登錄”可以實現登錄用戶身份的切換；已登錄用戶可以通過“用戶注銷”刪除登錄用戶的身份；“管理員”可以通過“用戶配置” ，修改所有用戶的登錄密碼；”管理員“可以使用“添加刪除”增添用戶身份，也可以刪除已有的用戶身份。

4結束語：

  采用PLC編程控制系統對整套試驗站的控制部分進行集中控制，通過復雜的聯鎖及互鎖電路設計，防止人為誤操作事件的發生；所采用PLC編程控制器由德國西門子生產；配合進口功率分析儀等測量儀器，可對各項數據進行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監控系統采用光纖通訊；試驗站通過高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時可以將試驗電源控制權交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線較為復雜，為了保證設備和人身安全，各試驗臺設置了電氣互鎖。同時在試驗室內設置模擬運行盤，以顯示試驗系統的連接狀態，便于試驗人員掌握設備總體運行情況。

  高壓試驗系統自投入運行后，大大提高了試驗數據的準確性和數據保存時間，為實現出廠變壓器的可追溯性提供了基礎數據和依據。

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風