發(fā)射機高壓電力自動化系統(tǒng)的實施

杜鵬

摘要： 發(fā)射機的高壓供電是保證發(fā)射機正常工作的基礎(chǔ)，也是發(fā)射機電力故障處理中的一個重要環(huán)節(jié)。高壓電力自動化系統(tǒng)的投入，可實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜狀態(tài)的實時監(jiān)測和自動化控制，當(dāng)Ⅰ 、Ⅱ兩段高壓供電中出現(xiàn)任何一路供電異常時，快速、安全的將用電設(shè)備導(dǎo)入另一路供電系統(tǒng)中。本文對高壓電力自動化系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)的方法做出介紹。

關(guān)鍵詞：高壓供電；電力自動化系統(tǒng)；高壓開關(guān)柜

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）14-0201-03

1 概述

發(fā)射機的高壓供電是保證發(fā)射機正常工作的基礎(chǔ)，也是發(fā)射機電力故障處理中的一個重要環(huán)節(jié)。本部門現(xiàn)階段在用的高壓開關(guān)柜，均通過機械旋鈕來控制高壓柜的合、斷，電壓、電流等參數(shù)均以模擬表的指針形式呈現(xiàn)，且受老式關(guān)開關(guān)柜的技術(shù)限制，無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動化控制。高壓開關(guān)柜前面板如圖1所示。

高壓電力自動化系統(tǒng)的投入，可實現(xiàn)Ⅰ 、Ⅱ兩段高壓供電中出現(xiàn)任何一路供電異常時，快速、安全的將用電設(shè)備導(dǎo)入另一路供電系統(tǒng)中。縮短手動操作過程中判斷故障、導(dǎo)高壓聯(lián)絡(luò)的操作時長，避免人為操作中意外的發(fā)生，縮短停播時間，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，確保電力設(shè)備以及正常播音中的發(fā)射機安全。

2高壓電力自動化系統(tǒng)的實施

2.1 系統(tǒng)的構(gòu)成

高壓電力自動化系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集端、人機交互單元以及指令執(zhí)行單元三個部分組成。高壓開關(guān)柜的模擬量采集通過CE-AJ32B-34BS3智能電量變送器以實現(xiàn)，開關(guān)量的采集通過CE-AK22-34MN智能開關(guān)量傳感器以實現(xiàn)。人機接口單元提供人員的操作界面，控制指令通過可編程邏輯控制器（PLC）控制MY4N-J繼電器的合、斷，實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜的合、斷操作。高壓電力自動化系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集端

數(shù)據(jù)采集端需采集高壓開關(guān)柜的電流、電壓等基本模擬量數(shù)據(jù)，電壓采樣信號取自高壓測量柜，供給所用CE-AJ32B-34BS3智能電量隔離變送器，電流采樣信號取自相應(yīng)的高壓開關(guān)柜，輸出數(shù)據(jù)包括：相電壓Uab、Ucb，電流IA、IC的真有效值，頻率F、正反向有功功率P、正反向無功功率Q，正反向功率因素COSΦ，正反向有功電量與正反向無功電量。變送器送出的信號送至電力自動化接口板，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將采集到的狀態(tài)量送到可編程邏輯控制器。采用三相三線制（兩表法）智能電量隔離變送器。CE-AJ32B-34BS3智能電量隔離變送器接線如圖3所示。

CE-AK22-34MN開關(guān)量輸入模塊用于取樣高壓開關(guān)柜的合、斷狀態(tài)，工作位置、實驗位置，速斷及過流信號。支持RS485通信協(xié)議，實現(xiàn)與人機接口單元的通訊。

2.3 人機交互單元

在人機交互單元的操作界面上，可直觀地觀察高壓開關(guān)柜的相電壓Uab、Ucb，電流IA、IC的有效值，頻率F、有功功率P、無功功率Q，功率因素COSΦ，有功電量與無功電量的實時參數(shù)，同時以圖形化的方式顯示高壓開關(guān)柜的合、斷狀態(tài)，方便值班人員遠(yuǎn)程實時監(jiān)控高壓開關(guān)柜運行。界面中用方塊來突出表示高壓開關(guān)柜，當(dāng)其處于不同的顏色時，表示高壓開關(guān)柜的相應(yīng)狀態(tài)。紅色表示高壓開關(guān)柜處于“合”狀態(tài)，綠色表示高壓開關(guān)柜處于“斷”狀態(tài)，當(dāng)顯示黃色時，表示高壓開關(guān)柜處于“非合非斷”的非法狀態(tài)。界面如圖4所示。

在操作界面中，可以實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜的合、斷以及高壓導(dǎo)聯(lián)絡(luò)操作。同時，在異常供電或高壓開關(guān)柜異態(tài)時，人機交互單元還具有告警功能，以聲音和提示框的形式告知值班人員進行相應(yīng)操作，且可保存故障發(fā)生前1分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)，幫助值班人員確定故障發(fā)生位置。人機交互單元在保存數(shù)據(jù)的同時，還可對保存數(shù)據(jù)進行分析，按照月份、季度、年度對高壓開關(guān)柜的狀態(tài)數(shù)據(jù)、異態(tài)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。

2.4 指令執(zhí)行單元

2.4.1 可編程邏輯控制器程序的編寫

可編程邏輯控制器（PLC）是高壓電力自投系統(tǒng)的主要邏輯判斷和指令執(zhí)行單元，當(dāng)變送器上傳的高壓開關(guān)柜狀態(tài)參數(shù)滿足動作條件時，PLC下發(fā)動作指令到電力自動化接口板，控制高壓開關(guān)柜內(nèi)MY4N-J繼電器的吸合與釋放，從而控制高壓開關(guān)柜的合、斷。在對PLC程序的編寫前，需要對高壓開關(guān)柜的動作條件以及相關(guān)必要的保護動作擬定邏輯控制流程圖，并論證邏輯控制流程圖的正確性，確保高壓開關(guān)柜的設(shè)備安全以及在用線路用電的安全。邏輯控制流程圖如圖5所示。

編寫PLC程序時，按照邏輯控制流程的邏輯順序編寫梯形圖語言，實現(xiàn)控制信號的邏輯控制。PLC控制程序如圖6所示。

2.4.2高壓開關(guān)柜合、斷指令的執(zhí)行

兩個MY4N-J繼電器的接點分別與高壓開關(guān)柜的合、斷信號回路并聯(lián)。通過PLC下發(fā)的合或斷高壓開關(guān)柜的控制指令，電力自動化接口板上固態(tài)繼電器的動作，相應(yīng)MY4N-J繼電器線包上電、接點閉合，實現(xiàn)機械旋轉(zhuǎn)手柄的功能，完成高壓開關(guān)柜的合、斷操作。MY4N-J繼電器接線如圖7所示。

2.5 系統(tǒng)的可靠性

高壓電力自動化系統(tǒng)應(yīng)用在發(fā)射機房的供電系統(tǒng)中，對其可靠性有較高的要求，同時應(yīng)具有在強電磁環(huán)境下隔離干擾信號的措施。系統(tǒng)所采用的智能電量隔離變送器耐壓可達(dá)2500V，精度等級達(dá)0.5級，依靠電磁感應(yīng)獲取電流數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與原高壓開關(guān)柜內(nèi)器件的物理隔離，在強磁場環(huán)境長期使用測試中，具有較好的穩(wěn)定性和可靠性?？删幊踢壿嬁刂破鳌Y4N-J繼電器等硬件設(shè)備，均在發(fā)射機上長期穩(wěn)定運行，滿足高壓電力自動化系統(tǒng)的設(shè)計使用要求。在電力自動化接口板上，采用光耦隔離和固態(tài)繼電器隔離的設(shè)計，經(jīng)過論證并結(jié)合實際使用情況，其具有較好的信號隔離性。光耦隔離和固態(tài)繼電器隔離電路如圖8所示。

高壓電力自動化系統(tǒng)采用兩種操作模式：自動模式與人工干預(yù)模式，在自動模式下，PLC可根據(jù)下發(fā)的運行圖時間，自動合、斷高壓開關(guān)柜，并在一段高壓失電或設(shè)備異態(tài)時，自動斷開故障路高壓供電和負(fù)載端設(shè)備，轉(zhuǎn)入另一路正常在用高壓供電系統(tǒng)中。在現(xiàn)行的機房值班模式下，采用人工干預(yù)模式，即需要值班人員在確認(rèn)高壓開關(guān)柜未發(fā)生異常時，按照人機交互單元操作界面提示選擇“確認(rèn)”，此時系統(tǒng)會按照邏輯控制流程自動完成高壓聯(lián)絡(luò)操作，無需值班人員手動完成高壓開關(guān)柜及聯(lián)絡(luò)柜的合、斷操作，縮短了設(shè)備的停播時長，減小了因人為操作發(fā)生意外的概率。

2.6 自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測控制

發(fā)射機房運行監(jiān)控系統(tǒng)是臺技術(shù)平臺的重要組成單元，實現(xiàn)發(fā)射機房設(shè)備運行的統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一收測。發(fā)射機運行監(jiān)控系統(tǒng)作為機房主服務(wù)器，電力自動化系統(tǒng)作為客戶端，由客戶端向主服務(wù)器發(fā)起連接，發(fā)射機運行監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)聽，通過Socket通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換。

電力自動化系統(tǒng)采集到的高壓開關(guān)柜實時狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給發(fā)射機運行監(jiān)控系統(tǒng)，由發(fā)射機運行監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至上一級臺運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)臺運行管理系統(tǒng)對發(fā)射機高壓開關(guān)柜狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)臺運行管理系統(tǒng)對發(fā)射機房運行監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)新調(diào)令時，高壓電力自動化系統(tǒng)會立即獲取此調(diào)度令，并解析為運行圖存儲在本地，電力自動化系統(tǒng)按照新運行圖控制設(shè)備的自動供電，實現(xiàn)高壓開關(guān)柜的遠(yuǎn)程控制。

實現(xiàn)對全臺發(fā)射機房設(shè)備運行統(tǒng)一管理，統(tǒng)一調(diào)度，是當(dāng)前運行模式的發(fā)展方向。在用的新舊兩種高壓開關(guān)柜，監(jiān)測、保護方式不同，不利于在同一平臺監(jiān)測，高壓電力自動化系統(tǒng)的投入使用，可有效地解決不同高壓開關(guān)柜型號的同平臺監(jiān)測。電力維護人員可通過電力監(jiān)控平臺對全臺各發(fā)射機房的高壓供電設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)測、實時管理。

3 結(jié)束語

高壓電力自動化系統(tǒng)已投入使用四年，在此期間，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，說明了系統(tǒng)設(shè)計以及硬件設(shè)備選取的正確。此系統(tǒng)實現(xiàn)了對老式高壓開關(guān)柜的遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動化控制以及自動完成高壓聯(lián)絡(luò)操作，為發(fā)射機房設(shè)備用電安全和值班人員的人身安全提供了有力的技術(shù)保障，達(dá)到了設(shè)計使用要求和預(yù)期目標(biāo)。

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