廣播發(fā)射臺(tái)變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋曉紅

（國家新聞出版廣電總局二〇二四臺(tái)，黑龍江 佳木斯 154025）

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廣播發(fā)射臺(tái)變電站自動(dòng)化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋曉紅

（國家新聞出版廣電總局二〇二四臺(tái)，黑龍江 佳木斯 154025）

摘 要：隨著變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為電力設(shè)備配備完備的保護(hù)和監(jiān)控功能裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控功能和智能化管理已經(jīng)成為一種趨勢。廣播發(fā)射臺(tái)對(duì)電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行的要求很高，建設(shè)一套性能穩(wěn)定可靠的自動(dòng)化系統(tǒng)至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：變電站；自動(dòng)化；廣播發(fā)射臺(tái)

中短波廣播發(fā)射臺(tái)變電站自動(dòng)化是將變電站和配電室的二次設(shè)備利用現(xiàn)代信息化技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，結(jié)合工作實(shí)際進(jìn)行整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控的一種綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集電力設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理和邏輯關(guān)系判斷，監(jiān)控變電站各種電力設(shè)備的運(yùn)行情況。它的運(yùn)用不僅可取代常規(guī)測量系統(tǒng)（如變送器、指針式儀表等）、常規(guī)告警裝置（如中央信號(hào)系統(tǒng)、光字牌等）和電磁式、機(jī)械式防誤閉鎖設(shè)備以及常規(guī)的操作機(jī)構(gòu)，同時(shí)可以有效監(jiān)控巡視盲點(diǎn)或盲區(qū)，提升電力設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，為實(shí)現(xiàn)“有人留守，無人值班”的變電站運(yùn)行模式奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，也有助于提升發(fā)射臺(tái)智能化和信息化建設(shè)水平。

1　基本設(shè)計(jì)原則

按“有人留守，無人值班”的運(yùn)行模式進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，具備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能，能按照運(yùn)行維護(hù)要求對(duì)變電站的電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)或數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、顯示、生成報(bào)表以及數(shù)據(jù)通信和上傳，利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制、測量、保護(hù)以及遠(yuǎn)動(dòng)等功能；用戶通過切換遠(yuǎn)程和本地選擇開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)本地控制（本地單元控制）和遠(yuǎn)方控制（控制室或調(diào)度室）；用戶可以利用微機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬操作，經(jīng)過系統(tǒng)進(jìn)行邏輯判斷和分析，確認(rèn)操作流程無誤之后方可執(zhí)行控制命令，操作模式具備本地和遠(yuǎn)程操作相互閉鎖的保護(hù)功能；測量和保護(hù)的交流電流回路分開，所有保護(hù)動(dòng)作信息自動(dòng)上傳；就地監(jiān)控主站和上級(jí)調(diào)度主站都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，利用PC端的專用維護(hù)軟件對(duì)站內(nèi)的電力設(shè)備進(jìn)行維護(hù)或升級(jí)；綜保裝置具有自檢功能，當(dāng)設(shè)備元件損壞或故障時(shí)，該裝置的所有輸出控制都會(huì)被閉鎖，可以有效避免誤動(dòng)作，并發(fā)送故障告警信號(hào)；當(dāng)電力自動(dòng)化設(shè)備從失電狀態(tài)恢復(fù)到正常供電時(shí)，設(shè)備可以自動(dòng)進(jìn)行啟動(dòng)，通過上級(jí)主站發(fā)送重啟命令 ，用戶也可以通過設(shè)備的復(fù)位鍵進(jìn)行人工重啟或復(fù)位操作。

2　系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu)

2.1 采用分層分布式設(shè)計(jì)

應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和控制技術(shù)，基于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的思想，監(jiān)控、保護(hù)、通訊及管理進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化，它主要由兩層組成：

（1）間隔層：分布式保護(hù)、測控及自動(dòng)控制裝置。電力開關(guān)柜或相關(guān)設(shè)備的綜合保護(hù)裝置可以直接鑲嵌安裝在設(shè)備上，也可以通過專用機(jī)柜進(jìn)行組屏安裝。各綜合保護(hù)裝置采用獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，可以通過搭建的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，任何子單元的故障均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)故障或癱瘓，使用便捷、便于擴(kuò)展、安全可靠。采用上述裝置可以有效減少設(shè)備的數(shù)量，使電纜布線工作量大大降低，同時(shí)，有效節(jié)約了資金。

（2）變電站層：監(jiān)控與管理系統(tǒng)。電力監(jiān)控平臺(tái)可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理和分析，同時(shí)按照設(shè)定參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。通過平臺(tái)的人機(jī)交互界面，用戶可以查看系統(tǒng)一次主接線圖、系統(tǒng)二次設(shè)備配置圖、各種報(bào)表、棒形圖以及曲線圖，并能進(jìn)行打印各種日、月報(bào)表以及打印各種故障信息。

2.2 裝置整體特點(diǎn)

選用工業(yè)級(jí)的可編程邏輯器件提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。設(shè)備電氣隔離和電磁屏蔽嚴(yán)格按照國際和國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，有效提升了硬件設(shè)備的抗干擾能力和運(yùn)行的可靠性，其安裝調(diào)試也非常簡易。系統(tǒng)選用高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，進(jìn)行逐點(diǎn)比較的方式，可以有效避免V/F變換方法中基準(zhǔn)電壓偏離引起的精度降低。各種數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，用戶可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活配置。各保護(hù)裝置功能相對(duì)獨(dú)立，不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障引發(fā)自身的故障，即使通信網(wǎng)絡(luò)故障或癱瘓，各間隔裝置仍舊能夠保障核心功能不間斷的執(zhí)行。裝置安裝有液晶顯示屏，設(shè)計(jì)有漢化操作界面，人機(jī)交互友好，操作簡易，可以完美兼容變電站電力自動(dòng)化系統(tǒng)。

3　系統(tǒng)的基本功能

3.1 信息采集和處理

該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的采集變電站電力設(shè)備運(yùn)行過程中的各種信號(hào)，主要包括：模擬量、開關(guān)量和脈沖量等，采集的全部數(shù)據(jù)或信息經(jīng)過濾波電路進(jìn)行處理。若檢測出設(shè)備故障，則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變位信號(hào)和模擬量參數(shù)就會(huì)實(shí)時(shí)刷新，同時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)也會(huì)進(jìn)行更新，為電力綜保裝置和運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)參考。

3.2 微機(jī)綜合保護(hù)

電力綜保裝置主要包括：線路保護(hù)、切換裝置保護(hù)、母連保護(hù)和變壓器保護(hù)等。

3.3 事件順序記錄

事件順序記錄功能主要是把實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的動(dòng)作和斷路器等裝置的動(dòng)作或操作按照順序記錄下來。

3.4 控制操縱

各開關(guān)柜和設(shè)備即可在本地執(zhí)行操作，也可以使用微機(jī)后臺(tái)進(jìn)行運(yùn)程操作控制。控制過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行邏輯分析，錯(cuò)誤的操作會(huì)及時(shí)進(jìn)行警告和提醒。

3.5 事故報(bào)警

在系統(tǒng)發(fā)生事故或運(yùn)行設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，就會(huì)有聲光綜合告警，同時(shí)監(jiān)控平臺(tái)會(huì)彈出告警信息，相應(yīng)故障設(shè)備圖形會(huì)出現(xiàn)閃爍，告知事故的屬性和異常參數(shù)值。

3.6 統(tǒng)計(jì)分析與制表打印

系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求對(duì)電流、電壓、功率和電能量進(jìn)行抄表和統(tǒng)計(jì)，可以定時(shí)自動(dòng)或召喚制表打印各種事故、測量和計(jì)量報(bào)表，亦可打印分時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表和班報(bào)表等。

3.7 顯示功能

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)刷新全臺(tái)電力系統(tǒng)總圖，主要包括：負(fù)荷曲線、電流柱狀圖、電壓柱狀圖等各種曲線；各種測量數(shù)據(jù)和表格；斷路器和隔離開關(guān)的狀態(tài)；優(yōu)先顯示各種事故信息（時(shí)間、設(shè)備類型以及故障性質(zhì)等）。

3.8 系統(tǒng)自動(dòng)診斷

系統(tǒng)的設(shè)備單元和監(jiān)控系統(tǒng)具有在線自我診斷功能，若檢測出故障，可以顯示相關(guān)信息并發(fā)出報(bào)警；保護(hù)單元檢測出故障時(shí)會(huì)自動(dòng)閉鎖保護(hù)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警；上下級(jí)設(shè)備單元之間可以進(jìn)行通信交互。

3.9 數(shù)據(jù)庫功能

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以保存從設(shè)備上采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其實(shí)時(shí)數(shù)值會(huì)根據(jù)系統(tǒng)掃描周期進(jìn)行刷新。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中會(huì)保存遙信量、遙測量、計(jì)算量以及脈沖量計(jì)量等。所有的數(shù)據(jù)或信息均可進(jìn)行查詢、修改和刪除功能；各種操作均可在線進(jìn)行，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所有遙信和遙測量均可進(jìn)行屏蔽或啟用，一旦進(jìn)行屏蔽設(shè)定，則系統(tǒng)就不再接收其實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)庫：利用數(shù)據(jù)庫保存在系統(tǒng)主機(jī)中，且數(shù)據(jù)具有一致性。主要包括：遙測量曲線數(shù)據(jù)、整定值、統(tǒng)計(jì)量以及事件順序記錄等。

4　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件主要包括：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)、控制模塊、終端電路、電源系統(tǒng)、模擬屏以及系統(tǒng)總線系統(tǒng)等。其中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)為客戶方設(shè)施。監(jiān)控主機(jī)從網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中讀取電壓、電流等數(shù)據(jù)，發(fā)送給模擬屏終端電路，終端電路負(fù)責(zé)控制LED數(shù)碼顯示，如圖1所示。

終端電路由功率驅(qū)動(dòng)板和單片機(jī)顯示電路組成，驅(qū)動(dòng)板為每一只單片顯示模塊復(fù)制來自監(jiān)控主機(jī)的RS-232串行信號(hào)，如圖2所示。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集使用485總線方式與現(xiàn)場PLC、電能測控儀和模塊連接，并發(fā)送到現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)上；現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)可對(duì)該現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行測量和控制；每臺(tái)現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度控制中心服務(wù)器上；調(diào)度控制中心可進(jìn)行所有設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)；調(diào)度控制中心將數(shù)據(jù)發(fā)送到模擬屏上顯示；調(diào)度控制中心將數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)上，管理機(jī)組通過IE瀏覽器訪問整個(gè)系統(tǒng)畫面。

5　結(jié)語

隨著中短波廣播發(fā)射臺(tái)信息化和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)臺(tái)站供電系統(tǒng)的可靠性、安全性和智能化的需求不斷提高，為發(fā)射臺(tái)變電站實(shí)現(xiàn)“有人留守、無人值班”的模式奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化和信息化水平的提升，也可以促進(jìn)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)電力設(shè)備或設(shè)施管理的現(xiàn)代化。綜上所述，為了提升中短波廣播發(fā)射臺(tái)電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，充分利用新技術(shù)和新設(shè)備，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)方式的轉(zhuǎn)變，確保發(fā)射臺(tái)供電的安全性和可靠性，進(jìn)行變電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)或改造是十分必要的。

圖1　系統(tǒng)組成

圖2　系統(tǒng)電控部分

The Design and Application of Substation Automation at Radio Station

Song Xiaohong
（State Administration of Press and Publication，Radio，F(xiàn)ilm and Television，Jiamusi 154025，China）

Abstract:With the development of substation automation technology，it has become a trend that the power equipment is equipped with complete protection device and monitoring function to realize automatic monitoring and intelligent management. The broadcast transmitting station is very strict with the stable operation of the power equipment，therefore，building a stable and reliable automation system is crucial.

Key words:substation；automation；radio station

作者簡介：宋曉紅（1983-）女，湖南醴陵，本科，工程師；研究方向：廣播發(fā)送技術(shù)。