[摘 要]本文闡述了如何利用ATS技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)來解決變電站無人值班改造中的站用交流電源問題。
[關(guān)鍵詞]無人值班站 ATS 可編程控制器 通訊
近幾年來，隨著農(nóng)村電網(wǎng)、城市電網(wǎng)的改造建設(shè)、調(diào)度自動化和變電站綜合自動化的日益完善，越來越多的變電站被改造成無人值班站了。在無人值班站的改造過程中，站用交流電源系統(tǒng)一直沒有一個系統(tǒng)的、可靠的、方便的解決方案。需要改造的變電站站用交流電源系統(tǒng)大都是固定式的電源柜。有的是兩路電源進線，單母線輸出; 有的是單母線分段輸出。有的進線采用接觸器、有的采用空氣開關(guān)，也有的還是用雙投刀閘。有的已經(jīng)實現(xiàn)了雙路電源自動轉(zhuǎn)換，有的只能靠手動切換。變電站綜合自動化系統(tǒng)通過加裝電壓變送器、電流變送器等來實現(xiàn)對站用電源系統(tǒng)的采樣、監(jiān)測，大都不能實現(xiàn)遠程控制。
傳統(tǒng)的站用電源存在的問題:
1、元件故障
由于接觸器自身的原理缺陷，觸點容易氧化、發(fā)熱、抖動、粘住，產(chǎn)生弧光，有的還發(fā)出刺耳的聲音，元件故障率很高。
2、操作安全
固定式的柜子，操作開關(guān)需要打開柜門，一方面由于操作時，容易觸及帶電部位; 另一方面，一旦合于故障線路，對人身安全造成威脅。
3、自動轉(zhuǎn)換
對于雙投刀閘，根本無法實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換。接觸器和空氣開關(guān)的自動轉(zhuǎn)換是通過繼電器邏輯回路來實現(xiàn)的。考慮到雙電源回路的電氣閉鎖問題，所以繼電器回路較為復(fù)雜。無論是設(shè)計，還是維護都比較麻煩。
4、機械閉鎖
傳統(tǒng)的站用電源系統(tǒng)基本上都沒有機械閉鎖，僅靠電氣閉鎖去防止兩路電源的并列問題。但是，由于繼電器元件的損壞、接點的粘結(jié)，造成閉鎖失敗。兩路電源并列運行的情況，偶有發(fā)生。由于兩路電源的相角差異，兩臺配變的特性參數(shù)差異，造成環(huán)流，燒毀電纜等設(shè)備的事故也有發(fā)生。
5、通訊
傳統(tǒng)的站用電源系統(tǒng)根本沒有通訊功能，通過加裝變送器來實現(xiàn)對系統(tǒng)部分參數(shù)的監(jiān)測，也難以做到對系統(tǒng)較為全面的參數(shù)監(jiān)測和遠程控制。
對于無人值班站，站用電源的可靠轉(zhuǎn)換非常重要?？總鹘y(tǒng)的方式很難滿足綜合自動化的需要，更不用說滿足不同用戶對運行模式的需求。
惠州電力局的大部分老的110kV站都是采用手動雙投刀閘，我們與深圳市泰昂電子技術(shù)有限公司電力智能化事業(yè)部一起，結(jié)合每一個站的情況，采用泰昂公司提供的GQH智能電源系統(tǒng)技術(shù)，保留原有的負荷出線柜，將進線柜和母聯(lián)更換成GQH柜。GQH智能電源系統(tǒng)可以說是ATS技術(shù)、自控技術(shù)和通訊技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
●ATS技術(shù)
ATS（Automatic Transfer Switcher）自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，帶有雙斷口，通過馬達驅(qū)動，連桿機構(gòu)采用蹺蹺板式的機械設(shè)計，徹底避免兩路電源發(fā)生碰撞的危險。ATS開關(guān)本體采用特殊抗?jié)駸岵牧戏庋b，既避免了觸點氧化，帶負載轉(zhuǎn)換時也不會有弧光外泄。一個ATS開關(guān)可以代替兩個接觸器或空氣開關(guān)，這樣使得整個電源系統(tǒng)得到簡化。
下表是400A的SIRCOVER ATS開關(guān)特性數(shù)據(jù):
由上面的數(shù)據(jù)可以看出，ATS的通斷能力，耐沖擊力都是很強的，能帶負荷轉(zhuǎn)換。不過，ATS不能用來直接切除故障，我們只需配置相應(yīng)的帶過流脫扣的塑殼開關(guān)或刀熔開關(guān)作為保護即可。
●自動控制技術(shù)
由于用戶要求可根據(jù)不同情況下的要求，系統(tǒng)能按照不同的模式來運行?？總鹘y(tǒng)的繼電器回路、專用備自投裝置都已經(jīng)很難滿足這種需要?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展使得我們能方便地使用自控技術(shù)來解決上述問題。采用可編程控制器，固定的硬件模塊加上能滿足不同用戶需求的軟件，有特殊要求隨時添加，功能擴充非常方便。
●通訊技術(shù)
如何實現(xiàn)對站用電源的遠程監(jiān)測和控制，以及如何方便地將站用電源系統(tǒng)在不增加硬件設(shè)備的情況下也能接入變電站綜合自動化系統(tǒng)，都需要通訊來解決。GQH采用RS485標準通訊接口，MODBUS規(guī)約，用戶只須根據(jù)泰昂公司提供的規(guī)約文本編寫相應(yīng)的接口程序，即可實現(xiàn)對GQH的遠程監(jiān)控。
通過對110kV南郊、烏石、陳平、中心、下莆等五個站的改造實踐來看，施工簡單、快捷。經(jīng)過一年多的運行實踐證明，系統(tǒng)安全、可靠。
智能型電力電量監(jiān)控模塊可直接輸入600V/5A以下交流信號，無須變送器。一個模塊可以監(jiān)測電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)、電度等所有電氣參量。
本地智能顯示控制模塊用以在本地控制GQH的工作模式和開關(guān)動作延時時間，并可調(diào)整可編程控制模塊的有關(guān)參數(shù)，該模塊采用輕觸薄膜按鍵，操作輕松自如。
邏輯控制部分
GQH的邏輯控制部分包括三個電壓監(jiān)測模塊、一個可編程模塊、一個顯示操作模塊。電壓監(jiān)測模塊能檢測電源I和電源II的有無、是否缺相、電壓高低，并將監(jiān)測結(jié)果輸入到可編程模塊，實現(xiàn)電源I/電源II切換，控制ATS開關(guān)合閘位置。
GQH有5種運行模式: （1）固定電源I供電; （2）固定電源II供電; （3）停止供電; （4）自動轉(zhuǎn)換供電，電源I為主供電源; （5）自動轉(zhuǎn)換供電，電源II為主供電源。
一般情況，GQH運行在自動轉(zhuǎn)換狀態(tài)，由主電源供負載，主電源消失后，邏輯控制部分將負載轉(zhuǎn)換由輔電源供電。主電源消失后又恢復(fù)，系統(tǒng)又將輔電源供電轉(zhuǎn)為主電源供電。
GQH設(shè)有“本地/遠程”控制選擇開關(guān)，選擇“本地”控制時，所有參數(shù)設(shè)定及控制操作皆通過顯示操作模塊實現(xiàn); 選擇“遠程”控制時，所有參數(shù)設(shè)定及控制操作皆通過上位機軟件實現(xiàn)。
6、功能
6.1正常運行方式
一臺GQH柜可實現(xiàn)雙電源輸入，單母線輸出的供電運行方式。兩臺GQH柜并列即可實現(xiàn)雙電源輸入，單母線分段輸出的供電運行方式。正常情況下，I、II電源分別帶1、2段母線分別供電。
6.2互投功能
任意一段母線失電，系統(tǒng)實現(xiàn)互投，另一路段母線保證不間斷供電。
6.3自投功能
任一路進線電源消失后又恢復(fù)，系統(tǒng)自動由單母線供電分裂為兩段母線分別供電。
6.4檢修狀態(tài)功能
可通過將開關(guān)的“手動/電動”鑰匙轉(zhuǎn)至“手動”位，由把手操作來實現(xiàn)開關(guān)分合。
6.5遠程監(jiān)控功能
●模式控制
監(jiān)測市電I、市電II和母線狀態(tài);
監(jiān)測ATS開關(guān)位置狀態(tài): I位、0位、II位;
監(jiān)測分路負荷狀態(tài)（選項）;
監(jiān)測轉(zhuǎn)換柜的控制狀態(tài): 本地/遠程（轉(zhuǎn)換柜面板有切換開關(guān)，本地控制狀態(tài)PLC與TD200通訊，遠程控制狀態(tài)PLC與RS485/232轉(zhuǎn)換器通訊）
●告警
1、母線電壓異常告警
2、過負荷告警
3、站用電源消失告警
●電氣參量監(jiān)測與顯示
電氣參量監(jiān)測與顯示，配置一塊智能模塊，該模塊能直接采樣600VAC、5A以下的交流信號。可監(jiān)測三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、電度等電氣參量。
●事件記錄
1、告警事件記錄
2、開關(guān)變位事件記錄
●曲線
三相電壓、三相電流變化曲線
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