摘要：介紹安科瑞高壓試驗監控系統，對天威保變（秦皇島）變壓器有限公司±1100kV特高壓變壓器基地建設項目高壓試驗進(jìn)行監控，系統有PLC和后臺軟件組成的自動(dòng)控制回路和操作臺按鈕等組成的手動(dòng)控制回路兩套試驗線(xiàn)路，可充分保證在某一點(diǎn)故障時(shí)，不影響正常的操作和試驗工作的進(jìn)行。
0 概述
天威保變（秦皇島）變壓器有限公司成立于2006年4月6日， 由保定天威保變電氣股份有限公司、河北省建設投資公司共同組建，總投資3.45億元，占地160000平方米，坐落在美麗的海濱城市秦皇島市經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區東區（山海關(guān)）。
安科瑞電氣股份有限公司于2016年10月承接天威保變（秦皇島）變壓器有限公司投資建設的“±1100kV特高壓變壓器基地建設項目”中的高壓實(shí)驗自動(dòng)監控系統。
1 客戶(hù)需求
試驗系統完成的變壓器產(chǎn)品試驗項目，具體內容如下：
1.1 空載電流和空載損耗測量
1.2 空載電流諧波測量
1.3外施感應耐壓試驗
1.4短路阻抗和負載損耗測量
1.5三相變壓器零序阻抗測量
1.6溫升試驗
具體要求
依據被試變壓器測試電壓，調整中間變壓器電壓分接，顯示分接開(kāi)關(guān)分接位置，確定并調整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據被試電流大小確定并調整電流互感器檔位，顯示電流互感器檔位及變比；并保證互感器二次不開(kāi)路；確認隔離刀的位置并判斷是否正確。依據試驗電壓、電流確定過(guò)電壓、過(guò)電流的值，并進(jìn)行保護。（一般電壓不超過(guò)105%，電流不超過(guò)120%）。
控制試驗輸出母線(xiàn)的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開(kāi)關(guān)進(jìn)行提示，并且直到錯誤糾正后才進(jìn)行下一步操作。
系統應具有試驗速度快、試驗數據精度高、自動(dòng)記錄各項性能數據并實(shí)時(shí)顯示試品各項試驗結果等性能。同時(shí)可以對實(shí)驗數據進(jìn)行存儲和打印。
2 系統結構描述
本套監控系統主要實(shí)現對本項目的各配電回路進(jìn)行監控。監測對象主要為配電柜中BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100儀表、40-1號PLC柜以及發(fā)電機組控制PLC柜。
系統網(wǎng)絡(luò )結構圖
本配電系統采用分層分布式結構，即站控管理層，網(wǎng)絡(luò )通訊層與現場(chǎng)設備層；如下圖2-1所示：
圖 2-1
2.1 站控管理層
站控管理層一般設于中心變電站值班室或其他地方。包含監控計算機，網(wǎng)絡(luò )交換機，打印機，UPS，配置軟件，監控軟件。主要功能是接受網(wǎng)絡(luò )層上傳的數據，并正確分析顯示給客戶(hù)，讓用戶(hù)時(shí)間知道現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)。
2.1.1 監控主機
40-1號PLC柜子220V交流電輸入到PLC柜內UPS，UPS輸出到監控主機。由于UPS有可以?xún)Υ骐娔?，即使由于外部故障導致突然斷電，監控主機也不會(huì )因此斷電。下圖2-2是40-2號操作臺里面的DELL監控主機。
圖 2-2
2.2 網(wǎng)絡(luò )通訊層
網(wǎng)絡(luò )通訊層包含數據采集器，網(wǎng)絡(luò )交換機等設備組成。主要功能是從設備層采集數據，然后將數據上傳至監控主機服務(wù)器。
2.2.1 儀表的通訊接線(xiàn)
10KV高壓開(kāi)關(guān)柜上面的BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100等設備以及操作臺上的6塊安科瑞儀表通訊線(xiàn)一端在40-2號操作臺X3、X4端子排上的，如圖2-3。另一端連接到電腦操作臺里的MOXA串口服務(wù)器上。
圖 2-3
2.2.2 PLC的通訊接線(xiàn)
PLC通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )電纜連接，兩端都接入DP接頭。一端DP接頭插入到40-1號PLC 端上，如圖2-4。另一端接在電腦后端的DP接頭。
圖 2-4
2.3 現場(chǎng)設備層
現場(chǎng)設備主要為配電柜中BXD325微機保護裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100儀表、40-1號PLC柜以及發(fā)電機組控制PLC柜。設備上的數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊層傳輸到監控主機上進(jìn)行顯示。
2.3.1 PLC柜
圖2-5中部分為西門(mén)子PLC，從左向右分別為電源PS 307，CPU315-2DP，3個(gè)數字量輸入模塊 、1個(gè)數字輸出模塊、1個(gè)模擬量輸入模塊、1個(gè)CP341通訊模塊。電源PS 307給CPU，數字輸入輸出模塊提供電。3個(gè)數字量輸入模塊采集3組隔離刀信號、630KV調壓器信號，中間變壓器狀態(tài)信號等設備狀態(tài)。通過(guò)1個(gè)數字輸出模塊可以對3對隔離刀組、630KV調壓器、4對發(fā)電機組進(jìn)行遠程遙控。
圖 2-5
圖2-5中第2部分是斷路器。QF1斷路器控制著(zhù)整個(gè)PLC機柜的用電；QF2斷路器控制著(zhù)PLC電源模塊；QF3斷路器控制著(zhù)機柜的照明風(fēng)扇等。
圖2-5中第3部分是中間繼電器，用于電路中傳遞中間信號。
3 系統功能概述
本系統主要實(shí)現以下功能：
1）系統一次圖顯示可實(shí)時(shí)觀(guān)察開(kāi)關(guān)柜斷路器，隔離開(kāi)關(guān)的分合閘狀態(tài)以及中間變壓器等設備的狀態(tài)；
2）系統實(shí)現了對5MVA發(fā)電機、7.5MVA發(fā)電機、15MVA發(fā)電機、30MVA發(fā)電機等四臺機組的加磁、滅磁、勵磁電流的粗增、粗減、細增、細減的調壓功能；
3）系統實(shí)現了遠程控制39-1號高壓柜、34-1號高壓柜斷路器分合閘的功能；
4）系統實(shí)現了對630KV調壓器升壓、降壓控制功能；
5）系統實(shí)現了對35-1-3、35-4-6、36-1-3 三組隔離刀組的遠程分合閘功能；
6）系統實(shí)現了用戶(hù)設定時(shí)間參數查詢(xún)電壓、電流 、功率、溫度、濕度等參數；
7）運行事件報警、記錄及查詢(xún)打印功能；
8）設備運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；
9）設備通訊異常實(shí)時(shí)采集顯示；
10）用戶(hù)權限管理；
配電監控功能
可查看個(gè)配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：電流，電壓，功率、功率因數、溫濕度以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
圖 3-1
系統圖的各個(gè)回路開(kāi)關(guān)狀態(tài)在分閘時(shí)會(huì )顯示綠色，合閘后會(huì )顯示紅色，以此區分。在圖3-1界面中主要實(shí)現了以下功能：
1、39-1、34-1開(kāi)關(guān)柜的斷路器遠程遙控功能。
圖 3-2
2、35-1~3、35-4~6、36-1~3 三組隔離刀的遠程遙控功能。
圖 3-3
3、630kV調壓器的遠程升降調壓功能。
圖 3-4
用戶(hù)在升壓之前需確保34-1號開(kāi)關(guān)柜斷路器已經(jīng)合閘，否則系統將彈出如圖3-5的提示界面無(wú)法升壓。
圖 3-5
圖 3-6
圖 3-7
數據查詢(xún)
點(diǎn)擊菜單欄上的“數據查詢(xún)”，即彈出圖3-8所示表格：
圖 3-8
設置時(shí)間控件的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕即可查詢(xún)歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的參量報表。主要數據包括：電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、、功率因數、頻率、溫濕度等參數。該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能。
報警查詢(xún)
點(diǎn)擊菜單欄上的“報警查詢(xún)”，即彈出圖3-9所示報警界面：
圖 3-9
通過(guò)該功能用戶(hù)可以查詢(xún)到各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化情況?？梢圆樵?xún)到時(shí)間，對應的點(diǎn)位、動(dòng)作情況等信息。報警設置功能可以以電子表格的方式具備打印功能。
通訊狀態(tài)
點(diǎn)擊菜單欄的“通訊狀態(tài)”，見(jiàn)圖3-10：
圖 3-10
進(jìn)入通訊狀態(tài)后，能夠看到整個(gè)系統采用已變壓器為干線(xiàn)的分布式網(wǎng)絡(luò )結構，具有系統網(wǎng)絡(luò )診斷功能。能實(shí)時(shí)監控系統網(wǎng)絡(luò )通訊狀態(tài)，出現網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)，系統自動(dòng)顯示故障線(xiàn)路及具體單元。
用戶(hù)權限管理
圖 3-11
用戶(hù)管理界面為用戶(hù)提供了3項與用戶(hù)身份和管理有關(guān)的功能。“用戶(hù)登錄”可以實(shí)現登錄用戶(hù)身份的切換；已登錄用戶(hù)可以通過(guò)“用戶(hù)注銷(xiāo)”刪除登錄用戶(hù)的身份；“管理員”可以通過(guò)“用戶(hù)配置” ，修改所有用戶(hù)的登錄密碼；”管理員“可以使用“添加刪除”增添用戶(hù)身份，也可以刪除已有的用戶(hù)身份。
4 結束語(yǔ)：
采用PLC編程控制系統對整套試驗站的控制部分進(jìn)行集中控制，通過(guò)復雜的聯(lián)鎖及互鎖電路設計，防止人為誤操作事件的發(fā)生；所采用PLC編程控制器由德國西門(mén)子生產(chǎn)；配合高精度進(jìn)口功率分析儀等測量?jì)x器，可對各項數據進(jìn)行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監控系統采用光纖通訊；試驗站通過(guò)高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時(shí)可以將試驗電源控制權交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線(xiàn)較為復雜，為了保證設備和人身安全，各試驗臺設置了電氣互鎖。同時(shí)在試驗室內設置模擬運行盤(pán)，以顯示試驗系統的連接狀態(tài)，便于試驗人員掌握設備總體運行情況。
高壓試驗系統自投入運行后，大大提高了試驗數據的準確性和數據保存時(shí)間，為實(shí)現出廠(chǎng)變壓器的可追溯性提供了基礎數據和依據。
參考文獻：
[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)
