張 頁，盧 峰，袁衛(wèi)龍

(1.長興縣供電局，浙江長興 313100;2.湖州泰侖電力自動化工程有限公司，浙江 湖州 313000)

10kV水木花都開閉所坐落于長興城西一住宅小區(qū)內(nèi)，占地200 m2，擁有2回路10kV進(jìn)線，13回路10kV出線，運行方式為單母線分段運行.作為長興縣配電網(wǎng)的重要組成部分，該開閉所為小區(qū)及其附近區(qū)域負(fù)荷提供安全、可靠的電力供給.根據(jù)長興縣供電局配電自動化的改造要求，自2011年6月起，按照“自動化+智能化”模式對該開閉所進(jìn)行綜合改造.

改造工程實施前，該開閉所進(jìn)線、出線、母線分路開關(guān)、配電變壓器保護(hù)配置均為湖州泰侖電力自動化工程有限公司生產(chǎn)的早期 TSW800M系列，沒有任何遠(yuǎn)傳通訊功能，且相關(guān)線路的開關(guān)操作只能在就地實現(xiàn)，故障信息只能顯示在微機(jī)保護(hù)面板上，無法實現(xiàn)對母線PT及各線路用電負(fù)荷情況的遠(yuǎn)程檢測，也不能滿足無人值班的“三遙”功能要求.同時，調(diào)度和運行人員無法獲悉相關(guān)的環(huán)境變量信息，這對開閉所的日常維護(hù)與運行管理造成諸多不便.

1 智能化改造總體方案

長興縣供電局通過分析現(xiàn)有的繼電保護(hù)和自動化設(shè)備的相關(guān)配置，決定更換原有設(shè)備，增加遠(yuǎn)方遙控功能，增設(shè)母線電壓及壓變小車位置采集裝置、遠(yuǎn)動信息管理主機(jī)、環(huán)境溫濕度采集裝置、煙感報警裝置、刷卡門禁、實時圖像視頻監(jiān)測及井溝液位監(jiān)測等裝置，將站(所)相關(guān)信息通過EPON-ONU設(shè)備經(jīng)光纖傳送至調(diào)度控制中心［1-5］.

本次開閉所智能化改造工程主要包括站級控制層改造和間隔級控制層改造兩個部分.整個智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1.

圖1 水木花都配電網(wǎng)自動化和智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層控制獨立單元，最終形成各I/O單元測控裝置相互獨立、互不影響、功能上不依賴于遠(yuǎn)動信息管理主機(jī)的分散分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).

1.1 站級控制層改造

站級控制層改造包括增設(shè)1臺遠(yuǎn)動信息管理主機(jī) TSM300C，1臺遠(yuǎn)傳通訊主機(jī) EPONONU，1臺圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)和1臺光交換機(jī).其中，遠(yuǎn)動信息管理主機(jī)及遠(yuǎn)傳通訊主機(jī)均采用直流24 V供電.遠(yuǎn)動主機(jī)為Windows操作系統(tǒng)，界面友好，設(shè)置更改靈活.圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)是電力企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的一個節(jié)點，局域網(wǎng)上所有經(jīng)授權(quán)的Windows計算機(jī)，均可使用IE瀏覽器遠(yuǎn)程瀏覽監(jiān)控攝像機(jī)所拍攝的實時或歷史畫面，這是開閉所在無人值守條件下進(jìn)行實時監(jiān)控的有力保障.

1.2 間隔級控制層改造

I/O單元測控裝置按電氣間隔配置，通過遠(yuǎn)動主機(jī)內(nèi)的遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控制軟件將所有進(jìn)出線、母線分路開關(guān)、母線中置柜的信息經(jīng)通訊主機(jī)傳送至調(diào)度中心.各保護(hù)測控單元裝置均可通過I/O單元測控裝置的LED顯示屏顯示本間隔的實時測量數(shù)據(jù)及遙信開入事故報警信息.

新裝母線中置柜測控裝置，用于采集兩路壓變的電壓及小車工作位置的信息.同時，將煙感報警系統(tǒng)、液位報警系統(tǒng)的告警信息通過無源接點采集上傳.環(huán)境溫濕度采集裝置可以直接在LED顯示屏上顯示溫度及濕度，同時將該信息通過RS485組網(wǎng)傳送至遠(yuǎn)動主機(jī)的串口3接入口.

裝設(shè)門禁主機(jī)一臺，用于將開門信號和刷卡人的信息經(jīng)RS485通訊網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)動主機(jī).

圖像監(jiān)控系統(tǒng)利用兩個槍機(jī)攝像頭將開閉所內(nèi)的實時畫面?zhèn)魉椭劣脖P錄像機(jī)，并存儲下來，以便事后調(diào)取有用信息.同時，將圖像監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)光交換機(jī)接入電力企業(yè)局域網(wǎng)，使網(wǎng)內(nèi)所有電腦主機(jī)都可以通過IE瀏覽器直接訪問其IP地址.

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信

站級網(wǎng)絡(luò)采用串口及以太網(wǎng)，間隔層網(wǎng)絡(luò)主要以RS485屏蔽雙絞線傳輸，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型.站級設(shè)備及間隔級I/O單元通訊規(guī)約采用IEC870-5-103規(guī)約，而與調(diào)度端通訊規(guī)約采用新頒布的CDT和IEC870-5-101/104規(guī)約.

2 二次回路設(shè)計方案及具體內(nèi)容

2.1 二次回路設(shè)計方案

從總體來看，對原有系統(tǒng)進(jìn)行改造時，設(shè)計人員應(yīng)更多地考慮到停電因素、實施的可能性及施工的安全性等問題，為施工、管理及今后的運行維護(hù)提供方便.二次回路錯綜復(fù)雜，設(shè)計人員應(yīng)事先準(zhǔn)確全面地收集資料，并核實接線.設(shè)計時，要合理安排各新增設(shè)備的安裝布置，盡可能地減少占用空間，使布局趨于合理化、人性化.在改造中，確保能將新舊的間隔逐一替換并接入新系統(tǒng)，應(yīng)事先構(gòu)造好新的控制回路、電壓回路和信號回路，對于不涉及改造的回路，應(yīng)盡量保持不動，以減少長電纜的再次敷設(shè)，減少施工工作量.各間隔中將新增部分通訊控制線，為了減少改動量，應(yīng)在柜內(nèi)適當(dāng)位置新增一些端子排.

而對外圍設(shè)備的通訊、電源、信號過接，宜采取獨立設(shè)置綜合信號采集控制箱.從箱內(nèi)安裝、走線的方便美觀考慮，建議采用壁掛或獨立的箱體，并可靠接地.

2.2 二次回路改造具體內(nèi)容

(1)升級間隔層設(shè)備，具體包括線路保護(hù)裝置TSW816，配變保護(hù)裝置TSW841.需更換整個裝置，并做好保護(hù)裝置的調(diào)試及與調(diào)度信息的核對工作.

(2)增設(shè)16個間隔的遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)，接入原有的控制回路，并將變位信號接入保護(hù)裝置.需現(xiàn)場開孔、安裝，并配接二次線.

(3)增設(shè)站控層設(shè)備，具體包括增加遠(yuǎn)動通訊管理裝置TSM300C，在間隔層各保護(hù)裝置之間及站控層設(shè)備之間以總線方式架設(shè)RVSP2×0.75屏蔽網(wǎng)絡(luò)雙絞線，以構(gòu)成開閉所監(jiān)控自動化系統(tǒng).需進(jìn)行TSM300C裝置的現(xiàn)場定位、安裝，以及信息量的錄入，敷設(shè)與各站控層設(shè)備之間的通訊線.

(4)增設(shè)開閉所通訊設(shè)備，具體包括增加開閉所內(nèi)光端機(jī)設(shè)備EPON-ONU，架設(shè)通往調(diào)度通訊機(jī)房的光纖.其中，ONU設(shè)備初步定位在母線分路開關(guān)隔離柜內(nèi).

(5)將母線測控設(shè)備TSW800BK安裝在母線分路開關(guān)隔離柜內(nèi)，鋪設(shè)1#壓變柜、2#壓變柜6×2.5電纜至母線分路開關(guān)隔離柜，使母線測控裝置能夠采集兩段母線電壓，并完成現(xiàn)場裝置電源、I/O等的配線接線工作.另外，母線分路開關(guān)隔離柜儀表室門板需現(xiàn)場開孔，室柜內(nèi)部需增設(shè)交、直流空氣開關(guān)、接線端子及多功能插座.

(6)新增1套圖像監(jiān)控系統(tǒng)，具體包括在室內(nèi)安裝2個槍機(jī)型攝像探頭(其中1個帶云臺控制)，布置相應(yīng)的視頻線、控制線及槍機(jī)工作電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻PVC管明敷，托架式槍機(jī)工作電源為直流12 V，并在槍機(jī)旁安裝1個電源轉(zhuǎn)換盒.

(7)新增1套液位采集系統(tǒng)，包括在電纜溝內(nèi)安裝2套液位采集探針，走線方式為沿溝暗敷.

(8)新增1套刷卡門禁系統(tǒng)，安裝在南面的雙開門處，門上固定一對磁鐵條，門內(nèi)墻邊安裝1個主機(jī)箱，箱內(nèi)加裝1個AC220 V變DC24 V逆變電源，在主機(jī)箱旁加裝1個門開關(guān)，并在門外墻上固定1個刷卡器.從主機(jī)箱引出485通訊線及電源線至綜合采集控制箱，走線方式為沿墻PVC管明敷.

(9)新增2套環(huán)境溫濕度采集器，分別安裝在室內(nèi)南、北面墻離地1.6 m處，每套配備獨立工作電源盒(AC220 V變DC18 V小逆變電源)，從采集器引出485通訊線至綜合采集控制箱，從電源盒引出AC220 V電源線至綜合采集控制箱，走線方式均為沿墻 PVC 管明敷［6，7］.

(10)增設(shè)1臺光交換機(jī)，安裝在母線分路開關(guān)柜內(nèi)，將柜內(nèi)的備用光纖尾纖直接接入交換機(jī)，從隔壁母線分路開關(guān)隔離柜內(nèi)引入電源.

(11)增設(shè)1個綜合信息采集控制箱，安裝在直流屏后面的墻角離地1 m處，箱內(nèi)含1臺圖像監(jiān)控用的DVR硬盤錄像機(jī)，2個液位繼電器，以及若干個相應(yīng)的空氣開關(guān).從箱內(nèi)引出AC220 V總電源線至所內(nèi)UPS不間斷電源所在柜，從箱內(nèi)引出485總通訊線至2#進(jìn)線柜，從箱內(nèi)引出4×1.5電纜至母分隔離柜TSW800BK裝置，從箱內(nèi)引出5類以太網(wǎng)線至母線分路開關(guān)柜交換機(jī).

2.3 信息接入方式

開閉所內(nèi)信息的輸入方式可分為3類，即:接點輸入方式;串行通信輸入方式;視頻圖像透傳輸入方式.保護(hù)裝置的主要信息、煙感報警信息，以及液位報警信息均以接點方式直接輸入各電氣單元的I/O測控裝置.保護(hù)裝置的其余信息及門禁系統(tǒng)、溫濕度采集系統(tǒng)的信息按照串行通信輸入方式處理，而圖像監(jiān)控視頻畫面通過視頻圖像透傳輸入方式處理.各種信息最終均通過光纖傳送至調(diào)度中心.

3 結(jié)語

通過對水木花都10kV開閉所的自動化、智能化改造，實現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)控、運行維護(hù)人員對現(xiàn)場設(shè)備工況及環(huán)境變量的綜合監(jiān)控，打造了開閉所“可知、可控、可視、可感、可聞”的配電自動化建設(shè)新模式.本次改造工程創(chuàng)造了一套設(shè)計合理、技術(shù)先進(jìn)、施工方便、安全可靠的全新配網(wǎng)智能化開閉所改造技術(shù)方案，為10kV城市配網(wǎng)開閉所、環(huán)網(wǎng)站的自動化與智能化改造提供了借鑒.

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