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)開發(fā)的1座35 kV綜合開關(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)(見圖1)。改造方案是通過安裝在站用柜內(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。西北口電站通過串口按地址采用問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(見表1)。用Modbus通信規(guī)約優(yōu)點(diǎn)在于用讀寄存器和寫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

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