[摘 要]本文闡述了如何利用ATS技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)來(lái)解決變電站無(wú)人值班改造中的站用交流電源問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞]無(wú)人值班站 ATS 可編程控制器 通訊
近幾年來(lái)，隨著農(nóng)村電網(wǎng)、城市電網(wǎng)的改造建設(shè)、調(diào)度自動(dòng)化和變電站綜合自動(dòng)化的日益完善，越來(lái)越多的變電站被改造成無(wú)人值班站了。在無(wú)人值班站的改造過(guò)程中，站用交流電源系統(tǒng)一直沒(méi)有一個(gè)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(jìn)線，單母線輸出; 有的是單母線分段輸出。有的進(jìn)線采用接觸器、有的采用空氣開(kāi)關(guān)，也有的還是用雙投刀閘。有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了雙路電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換，有的只能靠手動(dòng)切換。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)加裝電壓變送器、電流變送器等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)站用電源系統(tǒng)的采樣、監(jiān)測(cè)，大都不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
傳統(tǒng)的站用電源存在的問(wèn)題:
1、元件故障
由于接觸器自身的原理缺陷，觸點(diǎn)容易氧化、發(fā)熱、抖動(dòng)、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(kāi)關(guān)需要打開(kāi)柜門(mén)，一方面由于操作時(shí)，容易觸及帶電部位; 另一方面，一旦合于故障線路，對(duì)人身安全造成威脅。
3、自動(dòng)轉(zhuǎn)換
對(duì)于雙投刀閘，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。接觸器和空氣開(kāi)關(guān)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換是通過(guò)繼電器邏輯回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。考慮到雙電源回路的電氣閉鎖問(wèn)題，所以繼電器回路較為復(fù)雜。無(wú)論是設(shè)計(jì)，還是維護(hù)都比較麻煩。
4、機(jī)械閉鎖
傳統(tǒng)的站用電源系統(tǒng)基本上都沒(méi)有機(jī)械閉鎖，僅靠電氣閉鎖去防止兩路電源的并列問(wèn)題。但是，由于繼電器元件的損壞、接點(diǎn)的粘結(jié)，造成閉鎖失敗。兩路電源并列運(yùn)行的情況，偶有發(fā)生。由于兩路電源的相角差異，兩臺(tái)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(méi)有通訊功能，通過(guò)加裝變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)部分參數(shù)的監(jiān)測(cè)，也難以做到對(duì)系統(tǒng)較為全面的參數(shù)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制。
對(duì)于無(wú)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(dòng)化的需要，更不用說(shuō)滿足不同用戶對(duì)運(yùn)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(dòng)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(gè)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(fù)荷出線柜，將進(jìn)線柜和母聯(lián)更換成GQH柜。GQH智能電源系統(tǒng)可以說(shuō)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(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，帶有雙斷口，通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)采用蹺蹺板式的機(jī)械設(shè)計(jì)，徹底避免兩路電源發(fā)生碰撞的危險(xiǎn)。ATS開(kāi)關(guān)本體采用特殊抗?jié)駸岵牧戏庋b，既避免了觸點(diǎn)氧化，帶負(fù)載轉(zhuǎn)換時(shí)也不會(huì)有弧光外泄。一個(gè)ATS開(kāi)關(guān)可以代替兩個(gè)接觸器或空氣開(kāi)關(guān)，這樣使得整個(gè)電源系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。
下表是400A的SIRCOVER ATS開(kāi)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(qiáng)的，能帶負(fù)荷轉(zhuǎn)換。不過(guò)，ATS不能用來(lái)直接切除故障，我們只需配置相應(yīng)的帶過(guò)流脫扣的塑殼開(kāi)關(guān)或刀熔開(kāi)關(guān)作為保護(hù)即可。
●自動(dòng)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(lái)運(yùn)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(lái)解決上述問(wèn)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(shí)添加，功能擴(kuò)充非常方便。
●通訊技術(shù)
如何實(shí)現(xiàn)對(duì)站用電源的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(dòng)化系統(tǒng)，都需要通訊來(lái)解決。GQH采用RS485標(biāo)準(zhǔn)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(xiě)相應(yīng)的接口程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)GQH的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
通過(guò)對(duì)110kV南郊、烏石、陳平、中心、下莆等五個(gè)站的改造實(shí)踐來(lái)看，施工簡(jiǎn)單、快捷。經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行實(shí)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(hào)，無(wú)須變送器。一個(gè)模塊可以監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)動(dòng)作延時(shí)時(shí)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(gè)電壓監(jiān)測(cè)模塊、一個(gè)可編程模塊、一個(gè)顯示操作模塊。電壓監(jiān)測(cè)模塊能檢測(cè)電源I和電源II的有無(wú)、是否缺相、電壓高低，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果輸入到可編程模塊，實(shí)現(xiàn)電源I/電源II切換，控制ATS開(kāi)關(guān)合閘位置。
GQH有5種運(yùn)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(dòng)轉(zhuǎn)換供電，電源I為主供電源; （5）自動(dòng)轉(zhuǎn)換供電，電源II為主供電源。
一般情況，GQH運(yùn)行在自動(dòng)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，由主電源供負(fù)載，主電源消失后，邏輯控制部分將負(fù)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(yuǎn)程”控制選擇開(kāi)關(guān)，選擇“本地”控制時(shí)，所有參數(shù)設(shè)定及控制操作皆通過(guò)顯示操作模塊實(shí)現(xiàn); 選擇“遠(yuǎn)程”控制時(shí)，所有參數(shù)設(shè)定及控制操作皆通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。
6、功能
6.1正常運(yùn)行方式
一臺(tái)GQH柜可實(shí)現(xiàn)雙電源輸入，單母線輸出的供電運(yùn)行方式。兩臺(tái)GQH柜并列即可實(shí)現(xiàn)雙電源輸入，單母線分段輸出的供電運(yùn)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(shí)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(jìn)線電源消失后又恢復(fù)，系統(tǒng)自動(dòng)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(guò)將開(kāi)關(guān)的“手動(dòng)/電動(dòng)”鑰匙轉(zhuǎn)至“手動(dòng)”位，由把手操作來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)分合。
6.5遠(yuǎn)程監(jiān)控功能
●模式控制
監(jiān)測(cè)市電I、市電II和母線狀態(tài);
監(jiān)測(cè)ATS開(kāi)關(guān)位置狀態(tài): I位、0位、II位;
監(jiān)測(cè)分路負(fù)荷狀態(tài)（選項(xiàng)）;
監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換柜的控制狀態(tài): 本地/遠(yuǎn)程（轉(zhuǎn)換柜面板有切換開(kāi)關(guān)，本地控制狀態(tài)PLC與TD200通訊，遠(yuǎn)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(guò)負(fù)荷告警
3、站用電源消失告警
●電氣參量監(jiān)測(cè)與顯示
電氣參量監(jiān)測(cè)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(hào)?？杀O(jiān)測(cè)三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)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(kāi)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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