關(guān)鍵詞：PLC；特高壓變壓器實驗基地；空載實驗；負(fù)載損耗實驗；感應(yīng)耐壓實驗；

 

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(shè)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(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)東區(qū)（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(shè)的“±1100kV特高壓變壓器基地建設(shè)項目”中的高壓實驗自動監(jiān)控系統(tǒng)。

1客戶需求

試驗系統(tǒng)必須完成的變壓器產(chǎn)品試驗項目，具體內(nèi)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(yīng)耐壓試驗

1.4短路阻抗和負(fù)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(jù)被試變壓器測試電壓，調(diào)整中間變壓器電壓分接，顯示分接開關(guān)分接位置，確定并調(diào)整電壓互感器電壓檔位，顯示電壓互感器檔位及變比，依據(jù)被試電流大小確定并調(diào)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路；確認(rèn)隔離刀的位置并判斷是否正確。依據(jù)試驗電壓、電流確定過電壓、過電流的值，并進(jìn)行保護(hù)。（一般電壓不超過105%，電流不超過120%）。

控制試驗輸出母線的隔離刀分、合位置是否正確。對分、合位置不正開關(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(tǒng)應(yīng)具有試驗速度快、試驗數(shù)據(jù)精度高、自動記錄各項性能數(shù)據(jù)并實時顯示試品各項試驗結(jié)果等性能。同時可以對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和打印。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本套監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對本項目的各配電回路進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)測對象主要為配電柜中BXD325微機保護(hù)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

本配電系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控管理層，網(wǎng)絡(luò)通訊層與現(xiàn)場設(shè)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(shè)于中心變電站值班室或其他地方。包含監(jiān)控計算機，網(wǎng)絡(luò)交換機，打印機，UPS，配置軟件，監(jiān)控軟件。主要功能是接受網(wǎng)絡(luò)層上傳的數(shù)據(jù)，并正確分析顯示給客戶，讓用戶**時間知道現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。

2.1.1  監(jiān)控主機

40-1號PLC柜子220V交流電輸入到PLC柜內(nèi)UPS，UPS輸出到監(jiān)控主機。由于UPS有可以儲存電能，即使由于外部故障導(dǎo)致突然斷電，監(jiān)控主機也不會因此斷電。下圖2-2是40-2號操作臺里面的DELL監(jiān)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(shù)據(jù)采集器，網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備組成。主要功能是從設(shè)備層采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控主機服務(wù)器。

2.2.1  儀表的通訊接線

10KV高壓開關(guān)柜上面的BXD325微機保護(hù)裝置、溫濕度WHD96-22/C、CE100等設(shè)備以及操作臺上的6塊安科瑞儀表通訊線一端在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

PLC通過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(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備主要為配電柜中BXD325微機保護(hù)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(shè)備上的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通訊層傳輸?shù)奖O(jiān)控主機上進(jìn)行顯示。

2.3.1  PLC柜

圖2-5中第1部分為西門子PLC，從左向右分別為電源PS 307，CPU315-2DP，3個數(shù)字量輸入模塊 、1個數(shù)字輸出模塊、1個模擬量輸入模塊、1個CP341通訊模塊。電源PS 307給CPU，數(shù)字輸入輸出模塊提供電。3個數(shù)字量輸入模塊采集3組隔離刀信號、630KV調(diào)壓器信號，中間變壓器狀態(tài)信號等設(shè)備狀態(tài)。通過1個數(shù)字輸出模塊可以對3對隔離刀組、630KV調(diào)壓器、4對發(fā)電機組進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。

圖 2-5

圖2-5中第2部分是斷路器。QF1斷路器控制著整個PLC機柜的用電；QF2斷路器控制著PLC電源模塊；QF3斷路器控制著機柜的照明風(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(tǒng)功能概述

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：

1）．系統(tǒng)一次圖顯示可實時觀察開關(guān)柜斷路器，隔離開關(guān)的分合閘狀態(tài)以及中間變壓器等設(shè)備的狀態(tài)；

2）．系統(tǒng)實現(xiàn)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(xì)增、細(xì)減的調(diào)壓功能；

3）．系統(tǒng)實現(xiàn)了遠(yuǎn)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(tǒng)實現(xiàn)了對630KV調(diào)壓器升壓、降壓控制功能；

5）．系統(tǒng)實現(xiàn)了對35-1-3、35-4-6、36-1-3 三組隔離刀組的遠(yuǎn)程分合閘功能；

6）．系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶設(shè)定時間參數(shù)查詢電壓、電流 、功率、溫度、濕度等參數(shù)；

7）．運行事件報警、記錄及查詢打印功能；

8）．設(shè)備運行狀態(tài)的實時動態(tài)顯示；

9）．設(shè)備通訊異常實時采集顯示；

10）．用戶權(quán)限管理； 

配電監(jiān)控功能

可查看個配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：電流，電壓，功率、功率因數(shù)、溫濕度以及開關(guān)狀態(tài)。

圖 3-1

系統(tǒng)圖的各個回路開關(guān)狀態(tài)在分閘時會顯示綠色，合閘后會顯示紅色，以此區(qū)分。在圖3-1界面中主要實現(xiàn)了以下功能：

1、39-1、34-1開關(guān)柜的斷路器遠(yuǎn)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(yuǎn)程遙控功能。

圖 3-3

3、630kV調(diào)壓器的遠(yuǎn)程升降調(diào)壓功能。

圖 3-4

用戶在升壓之前需確保34-1號開關(guān)柜斷路器已經(jīng)合閘，否則系統(tǒng)將彈出如圖3-5的提示界面無法升壓。

圖 3-5

4、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(xì)增、細(xì)減的調(diào)壓功能；如圖3-6：

圖 3-6

5、用戶可以對中間變壓器狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)測功能。如圖3-7所示：

圖 3-7

6、在圖3-1中，用戶可以對警鈴、警燈進(jìn)行遙控，點擊相應(yīng)按鈕警鈴響、警燈閃爍，再點擊警鈴滅、警燈不閃爍。

7、屏蔽門監(jiān)測功能，如果有屏蔽門開啟，圖3-1中屏蔽門將會一直閃爍。

數(shù)據(jù)查詢

點擊菜單欄上的“數(shù)據(jù)查詢”，即彈出圖3-8所示表格：

圖 3-8

設(shè)置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、、功率因數(shù)、頻率、溫濕度等參數(shù)。該報表可以以電子表格的方式導(dǎo)出和具備打印功能。

報警查詢

點擊菜單欄上的“報警查詢”，即彈出圖3-9所示報警界面：

圖 3-9

通過該功能用戶可以查詢到各種開關(guān)狀態(tài)變化情況?？梢圆樵兊綍r間，對應(yīng)的點位、動作情況等信息。報警設(shè)置功能可以以電子表格的方式具備打印功能。

通訊狀態(tài)

點擊菜單欄的“通訊狀態(tài)”，見圖3-10：

圖 3-10

進(jìn)入通訊狀態(tài)后，能夠看到整個系統(tǒng)采用已變壓器為干線的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)診斷功能。能實時監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，系統(tǒng)自動顯示故障線路及具體單元。

用戶權(quán)限管理

圖 3-11

用戶管理界面為用戶提供了3項與用戶身份和管理有關(guān)的功能?！坝脩舻卿洝笨梢詫崿F(xiàn)登錄用戶身份的切換；已登錄用戶可以通過“用戶注銷”刪除登錄用戶的身份；“管理員”可以通過“用戶配置” ，修改所有用戶的登錄密碼；”管理員“可以使用“添加刪除”增添用戶身份，也可以刪除已有的用戶身份。

4結(jié)束語：

采用PLC編程控制系統(tǒng)對整套試驗站的控制部分進(jìn)行集中控制，通過復(fù)雜的聯(lián)鎖及互鎖電路設(shè)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子生產(chǎn)；配合高精度進(jìn)口功率分析儀等測量儀器，可對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、采集、顯示、儲存；PLC控制柜與監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖通訊；試驗站通過高壓隔離切換可以完成試驗電源的選用，同時可以將試驗電源控制權(quán)交由試驗臺控制；由于兩試驗室共用兩套試驗電源。接線較為復(fù)雜，為了保證設(shè)備和人身**，各試驗臺設(shè)置了電氣互鎖。同時在試驗室內(nèi)設(shè)置模擬運行盤，以顯示試驗系統(tǒng)的連接狀態(tài)，便于試驗人員掌握設(shè)備總體運行情況。

高壓試驗系統(tǒng)自投入運行后，大大提高了試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)保存時間，為實現(xiàn)出廠變壓器的可追溯性提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

 

參考文獻(xiàn)：

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)