10kV配電網(wǎng)智能化開(kāi)閉所改造技術(shù)

張 頁(yè)，盧 峰，袁衛(wèi)龍

(1.長(zhǎng)興縣供電局，浙江長(zhǎng)興 313100;2.湖州泰侖電力自動(dòng)化工程有限公司，浙江 湖州 313000)

10kV水木花都開(kāi)閉所坐落于長(zhǎng)興城西一住宅小區(qū)內(nèi)，占地200 m2，擁有2回路10kV進(jìn)線，13回路10kV出線，運(yùn)行方式為單母線分段運(yùn)行.作為長(zhǎng)興縣配電網(wǎng)的重要組成部分，該開(kāi)閉所為小區(qū)及其附近區(qū)域負(fù)荷提供安全、可靠的電力供給.根據(jù)長(zhǎng)興縣供電局配電自動(dòng)化的改造要求，自2011年6月起，按照“自動(dòng)化+智能化”模式對(duì)該開(kāi)閉所進(jìn)行綜合改造.

改造工程實(shí)施前，該開(kāi)閉所進(jìn)線、出線、母線分路開(kāi)關(guān)、配電變壓器保護(hù)配置均為湖州泰侖電力自動(dòng)化工程有限公司生產(chǎn)的早期 TSW800M系列，沒(méi)有任何遠(yuǎn)傳通訊功能，且相關(guān)線路的開(kāi)關(guān)操作只能在就地實(shí)現(xiàn)，故障信息只能顯示在微機(jī)保護(hù)面板上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)母線PT及各線路用電負(fù)荷情況的遠(yuǎn)程檢測(cè)，也不能滿足無(wú)人值班的“三遙”功能要求.同時(shí)，調(diào)度和運(yùn)行人員無(wú)法獲悉相關(guān)的環(huán)境變量信息，這對(duì)開(kāi)閉所的日常維護(hù)與運(yùn)行管理造成諸多不便.

1 智能化改造總體方案

長(zhǎng)興縣供電局通過(guò)分析現(xiàn)有的繼電保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)配置，決定更換原有設(shè)備，增加遠(yuǎn)方遙控功能，增設(shè)母線電壓及壓變小車位置采集裝置、遠(yuǎn)動(dòng)信息管理主機(jī)、環(huán)境溫濕度采集裝置、煙感報(bào)警裝置、刷卡門禁、實(shí)時(shí)圖像視頻監(jiān)測(cè)及井溝液位監(jiān)測(cè)等裝置，將站(所)相關(guān)信息通過(guò)EPON-ONU設(shè)備經(jīng)光纖傳送至調(diào)度控制中心［1-5］.

本次開(kāi)閉所智能化改造工程主要包括站級(jí)控制層改造和間隔級(jí)控制層改造兩個(gè)部分.整個(gè)智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.

圖1 水木花都配電網(wǎng)自動(dòng)化和智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層控制獨(dú)立單元，最終形成各I/O單元測(cè)控裝置相互獨(dú)立、互不影響、功能上不依賴于遠(yuǎn)動(dòng)信息管理主機(jī)的分散分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).

1.1 站級(jí)控制層改造

站級(jí)控制層改造包括增設(shè)1臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)信息管理主機(jī) TSM300C，1臺(tái)遠(yuǎn)傳通訊主機(jī) EPONONU，1臺(tái)圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)和1臺(tái)光交換機(jī).其中，遠(yuǎn)動(dòng)信息管理主機(jī)及遠(yuǎn)傳通訊主機(jī)均采用直流24 V供電.遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)為Windows操作系統(tǒng)，界面友好，設(shè)置更改靈活.圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)是電力企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，局域網(wǎng)上所有經(jīng)授權(quán)的Windows計(jì)算機(jī)，均可使用IE瀏覽器遠(yuǎn)程瀏覽監(jiān)控?cái)z像機(jī)所拍攝的實(shí)時(shí)或歷史畫面，這是開(kāi)閉所在無(wú)人值守條件下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的有力保障.

1.2 間隔級(jí)控制層改造

I/O單元測(cè)控裝置按電氣間隔配置，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)內(nèi)的遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控制軟件將所有進(jìn)出線、母線分路開(kāi)關(guān)、母線中置柜的信息經(jīng)通訊主機(jī)傳送至調(diào)度中心.各保護(hù)測(cè)控單元裝置均可通過(guò)I/O單元測(cè)控裝置的LED顯示屏顯示本間隔的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)及遙信開(kāi)入事故報(bào)警信息.

新裝母線中置柜測(cè)控裝置，用于采集兩路壓變的電壓及小車工作位置的信息.同時(shí)，將煙感報(bào)警系統(tǒng)、液位報(bào)警系統(tǒng)的告警信息通過(guò)無(wú)源接點(diǎn)采集上傳.環(huán)境溫濕度采集裝置可以直接在LED顯示屏上顯示溫度及濕度，同時(shí)將該信息通過(guò)RS485組網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)的串口3接入口.

裝設(shè)門禁主機(jī)一臺(tái)，用于將開(kāi)門信號(hào)和刷卡人的信息經(jīng)RS485通訊網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī).

圖像監(jiān)控系統(tǒng)利用兩個(gè)槍機(jī)攝像頭將開(kāi)閉所內(nèi)的實(shí)時(shí)畫面?zhèn)魉椭劣脖P錄像機(jī)，并存儲(chǔ)下來(lái)，以便事后調(diào)取有用信息.同時(shí)，將圖像監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)光交換機(jī)接入電力企業(yè)局域網(wǎng)，使網(wǎng)內(nèi)所有電腦主機(jī)都可以通過(guò)IE瀏覽器直接訪問(wèn)其IP地址.

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信

站級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用串口及以太網(wǎng)，間隔層網(wǎng)絡(luò)主要以RS485屏蔽雙絞線傳輸，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型.站級(jí)設(shè)備及間隔級(jí)I/O單元通訊規(guī)約采用IEC870-5-103規(guī)約，而與調(diào)度端通訊規(guī)約采用新頒布的CDT和IEC870-5-101/104規(guī)約.

2 二次回路設(shè)計(jì)方案及具體內(nèi)容

2.1 二次回路設(shè)計(jì)方案

從總體來(lái)看，對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)更多地考慮到停電因素、實(shí)施的可能性及施工的安全性等問(wèn)題，為施工、管理及今后的運(yùn)行維護(hù)提供方便.二次回路錯(cuò)綜復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員應(yīng)事先準(zhǔn)確全面地收集資料，并核實(shí)接線.設(shè)計(jì)時(shí)，要合理安排各新增設(shè)備的安裝布置，盡可能地減少占用空間，使布局趨于合理化、人性化.在改造中，確保能將新舊的間隔逐一替換并接入新系統(tǒng)，應(yīng)事先構(gòu)造好新的控制回路、電壓回路和信號(hào)回路，對(duì)于不涉及改造的回路，應(yīng)盡量保持不動(dòng)，以減少長(zhǎng)電纜的再次敷設(shè)，減少施工工作量.各間隔中將新增部分通訊控制線，為了減少改動(dòng)量，應(yīng)在柜內(nèi)適當(dāng)位置新增一些端子排.

而對(duì)外圍設(shè)備的通訊、電源、信號(hào)過(guò)接，宜采取獨(dú)立設(shè)置綜合信號(hào)采集控制箱.從箱內(nèi)安裝、走線的方便美觀考慮，建議采用壁掛或獨(dú)立的箱體，并可靠接地.

2.2 二次回路改造具體內(nèi)容

(1)升級(jí)間隔層設(shè)備，具體包括線路保護(hù)裝置TSW816，配變保護(hù)裝置TSW841.需更換整個(gè)裝置，并做好保護(hù)裝置的調(diào)試及與調(diào)度信息的核對(duì)工作.

(2)增設(shè)16個(gè)間隔的遠(yuǎn)方/就地切換開(kāi)關(guān)，接入原有的控制回路，并將變位信號(hào)接入保護(hù)裝置.需現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔、安裝，并配接二次線.

(3)增設(shè)站控層設(shè)備，具體包括增加遠(yuǎn)動(dòng)通訊管理裝置TSM300C，在間隔層各保護(hù)裝置之間及站控層設(shè)備之間以總線方式架設(shè)RVSP2×0.75屏蔽網(wǎng)絡(luò)雙絞線，以構(gòu)成開(kāi)閉所監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng).需進(jìn)行TSM300C裝置的現(xiàn)場(chǎng)定位、安裝，以及信息量的錄入，敷設(shè)與各站控層設(shè)備之間的通訊線.

(4)增設(shè)開(kāi)閉所通訊設(shè)備，具體包括增加開(kāi)閉所內(nèi)光端機(jī)設(shè)備EPON-ONU，架設(shè)通往調(diào)度通訊機(jī)房的光纖.其中，ONU設(shè)備初步定位在母線分路開(kāi)關(guān)隔離柜內(nèi).

(5)將母線測(cè)控設(shè)備TSW800BK安裝在母線分路開(kāi)關(guān)隔離柜內(nèi)，鋪設(shè)1#壓變柜、2#壓變柜6×2.5電纜至母線分路開(kāi)關(guān)隔離柜，使母線測(cè)控裝置能夠采集兩段母線電壓，并完成現(xiàn)場(chǎng)裝置電源、I/O等的配線接線工作.另外，母線分路開(kāi)關(guān)隔離柜儀表室門板需現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔，室柜內(nèi)部需增設(shè)交、直流空氣開(kāi)關(guān)、接線端子及多功能插座.

(6)新增1套圖像監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括在室內(nèi)安裝2個(gè)槍機(jī)型攝像探頭(其中1個(gè)帶云臺(tái)控制)，布置相應(yīng)的視頻線、控制線及槍機(jī)工作電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻PVC管明敷，托架式槍機(jī)工作電源為直流12 V，并在槍機(jī)旁安裝1個(gè)電源轉(zhuǎn)換盒.

(7)新增1套液位采集系統(tǒng)，包括在電纜溝內(nèi)安裝2套液位采集探針，走線方式為沿溝暗敷.

(8)新增1套刷卡門禁系統(tǒng)，安裝在南面的雙開(kāi)門處，門上固定一對(duì)磁鐵條，門內(nèi)墻邊安裝1個(gè)主機(jī)箱，箱內(nèi)加裝1個(gè)AC220 V變DC24 V逆變電源，在主機(jī)箱旁加裝1個(gè)門開(kāi)關(guān)，并在門外墻上固定1個(gè)刷卡器.從主機(jī)箱引出485通訊線及電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻PVC管明敷.

(9)新增2套環(huán)境溫濕度采集器，分別安裝在室內(nèi)南、北面墻離地1.6 m處，每套配備獨(dú)立工作電源盒(AC220 V變DC18 V小逆變電源)，從采集器引出485通訊線至綜合采集控制箱，從電源盒引出AC220 V電源線至綜合采集控制箱，走線方式均為沿墻 PVC 管明敷［6，7］.

(10)增設(shè)1臺(tái)光交換機(jī)，安裝在母線分路開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，將柜內(nèi)的備用光纖尾纖直接接入交換機(jī)，從隔壁母線分路開(kāi)關(guān)隔離柜內(nèi)引入電源.

(11)增設(shè)1個(gè)綜合信息采集控制箱，安裝在直流屏后面的墻角離地1 m處，箱內(nèi)含1臺(tái)圖像監(jiān)控用的DVR硬盤錄像機(jī)，2個(gè)液位繼電器，以及若干個(gè)相應(yīng)的空氣開(kāi)關(guān).從箱內(nèi)引出AC220 V總電源線至所內(nèi)UPS不間斷電源所在柜，從箱內(nèi)引出485總通訊線至2#進(jìn)線柜，從箱內(nèi)引出4×1.5電纜至母分隔離柜TSW800BK裝置，從箱內(nèi)引出5類以太網(wǎng)線至母線分路開(kāi)關(guān)柜交換機(jī).

2.3 信息接入方式

開(kāi)閉所內(nèi)信息的輸入方式可分為3類，即:接點(diǎn)輸入方式;串行通信輸入方式;視頻圖像透?jìng)鬏斎敕绞?保護(hù)裝置的主要信息、煙感報(bào)警信息，以及液位報(bào)警信息均以接點(diǎn)方式直接輸入各電氣單元的I/O測(cè)控裝置.保護(hù)裝置的其余信息及門禁系統(tǒng)、溫濕度采集系統(tǒng)的信息按照串行通信輸入方式處理，而圖像監(jiān)控視頻畫面通過(guò)視頻圖像透?jìng)鬏斎敕绞教幚?各種信息最終均通過(guò)光纖傳送至調(diào)度中心.

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)水木花都10kV開(kāi)閉所的自動(dòng)化、智能化改造，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工況及環(huán)境變量的綜合監(jiān)控，打造了開(kāi)閉所“可知、可控、可視、可感、可聞”的配電自動(dòng)化建設(shè)新模式.本次改造工程創(chuàng)造了一套設(shè)計(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、施工方便、安全可靠的全新配網(wǎng)智能化開(kāi)閉所改造技術(shù)方案，為10kV城市配網(wǎng)開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)站的自動(dòng)化與智能化改造提供了借鑒.

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