棠埡變電站自動(dòng)化改造方案

田波

(黃柏河流域管理局，湖北 宜昌 443100)

1概述

棠埡變電站是黃柏河流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的1座35 kV綜合開(kāi)關(guān)站，由湖北省宜昌市黃柏河流域管理局運(yùn)行管理，在黃柏河流域電力系統(tǒng)中是非常重要的環(huán)節(jié)。變電站涉及35 kV輸電線路3條，流域上的天福廟一級(jí)站、二級(jí)站和尚家河電站10臺(tái)機(jī)組(裝機(jī)容量9 400 kW)通過(guò)該站傳輸?shù)骄嘧冸娬? km的西北口電站上網(wǎng)。

2改造方案分析

目前棠埡變電站為箱式變電站，有3套線路保護(hù)、1套PT保護(hù)、1套直流系統(tǒng)。改造需要對(duì)變電站內(nèi)開(kāi)關(guān)在西北口電站實(shí)現(xiàn)集中管理、遠(yuǎn)程控制，并監(jiān)視各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、電量的運(yùn)行參數(shù)及電度讀數(shù)。

常規(guī)方案是在變電站內(nèi)增加1面LCU柜、1臺(tái)現(xiàn)地計(jì)算機(jī)、交采裝置和通信裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)西北口電站與棠埡變電站的通信，達(dá)到“遙信”、“遙測(cè)”、“遙控”的目的。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，已無(wú)安裝LCU柜的地方，且此方案中間節(jié)點(diǎn)多，故障點(diǎn)和維護(hù)量增加，同時(shí)也增加了改造工作量。綜合現(xiàn)場(chǎng)通信數(shù)據(jù)量少的特點(diǎn)，對(duì)以上方案進(jìn)行優(yōu)化，取消LCU柜的設(shè)計(jì)，直接在屏柜內(nèi)加裝1臺(tái)串口管理裝置，西北口電站通信機(jī)直接與棠埡變電站保護(hù)裝置、電度表和直流管理裝置采用Modbus通信規(guī)約通信，來(lái)實(shí)現(xiàn)“遙信”、“遙測(cè)”、“遙控”功能。其優(yōu)點(diǎn)是解決了安裝點(diǎn)狹小的限制，減少了中間設(shè)備節(jié)點(diǎn)，降低了故障率和維護(hù)量，提高了信息傳送速率，同時(shí)也降低了投入成本。

3改造方案實(shí)施

棠埡變電站內(nèi)部分為直流柜、站用柜、天棠線進(jìn)線柜、尚棠線進(jìn)線柜、棠西線進(jìn)線柜、母線PT柜和1臺(tái)工業(yè)攝像頭接入西北口電站視頻管理系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)。改造方案是通過(guò)安裝在站用柜內(nèi)的MOXA8串口通訊裝置，把3套線路保護(hù)裝置、3塊電度表、1套PT保護(hù)裝置、1套直流系統(tǒng)的通訊端口匯集接入西北口電站通信機(jī)。

圖1棠埡變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

西北口電站通訊機(jī)采用Linux操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)，充分利用了X86 CPU的任務(wù)切換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了真正的多任務(wù)、多用戶環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。Linux操作系統(tǒng)功能開(kāi)放、穩(wěn)定可靠，與變電站側(cè)設(shè)備均采用Modbus通信規(guī)約。

Modbus是一個(gè)單主機(jī)對(duì)多個(gè)從機(jī)規(guī)約，即主機(jī)能初始化傳輸或查詢，從機(jī)根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。主機(jī)可單獨(dú)和從機(jī)通信，也能以廣播方式和所有從機(jī)通信。如果單獨(dú)通信，從機(jī)返回1個(gè)消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。

根據(jù)Modbus規(guī)約的特點(diǎn)以變電站各個(gè)裝置為從機(jī)，西北口電站方為主機(jī)。為方便靈活配置采集周期，變電站保護(hù)裝置和電度表配置地址。西北口電站通過(guò)串口按地址采用問(wèn)答方式每隔一定周期向變電站裝置發(fā)送報(bào)文，變電站側(cè)裝置把實(shí)際數(shù)值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換成工程值后給予報(bào)文回應(yīng)，西北口電站通訊機(jī)將報(bào)文工程值解析成實(shí)際數(shù)據(jù)后顯示。

標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS—232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)。傳輸?shù)谋Ｗo(hù)裝置數(shù)據(jù)幀格式由1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成(見(jiàn)表1)。用Modbus通信規(guī)約優(yōu)點(diǎn)在于用讀寄存器和寫(xiě)寄存器命令就可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、編程和控制功能，能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地反映出開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)及模擬量的更新。

表1　保護(hù)裝置的遙控跳閘實(shí)例(要求9號(hào)受控裝置操作跳閘繼電器)

4改造后的效果

棠埡變電站改造根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)計(jì)的改造方案，達(dá)到了預(yù)想目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)后能夠滿足在西北口電站對(duì)變電站實(shí)現(xiàn)“遙信”“遙測(cè)”“遙控”的要求。MOXA8串口通訊裝置實(shí)時(shí)將保護(hù)裝置、電度表、直流系統(tǒng)中的遙測(cè)、遙信信號(hào)及遙控對(duì)象上傳到西北口電站通信機(jī)上，在通信機(jī)上完成電氣量監(jiān)視、電度量統(tǒng)計(jì)查詢和開(kāi)關(guān)控制。本次改造方案的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：

(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況重新設(shè)計(jì)使整體布局緊湊，同時(shí)也減少了投資。

(2)開(kāi)關(guān)控制由計(jì)算機(jī)完成，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免誤操作。

(3)計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備的監(jiān)視提高了運(yùn)行可靠性，維護(hù)方便，減輕和替代了值班人員的大量勞動(dòng)，延長(zhǎng)了供電時(shí)間，減少了供電故障。

(4)減少人為干預(yù)，人為事故機(jī)率減少。

棠埡變電站改造投運(yùn)后能夠保證變電站設(shè)備的安全運(yùn)行并提高了管理水平，同時(shí)為逐步推進(jìn)“無(wú)人值班(少人值守)”，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字流域”奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是電站、變電站和流域內(nèi)集控中的運(yùn)行管理中樞。監(jiān)控系統(tǒng)和通訊設(shè)計(jì)方案的選擇要堅(jiān)持實(shí)用、可靠、先進(jìn)的原則。在能夠充分滿足其可靠性和實(shí)用性的條件下，合理應(yīng)用資金。既要充分考慮自身的技術(shù)特征，又要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，選擇適合自身要求的方案，實(shí)現(xiàn)改造的目的。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯吳昊

作者簡(jiǎn)介：田波(1981-)，男，工程師，主要從事水電站運(yùn)行管理工作。

收稿日期：2015-09-08