【关键词】微机保护测控系统 智能户内变电站、所 应用 一、前言 变电站、所综合自动化和无人值班是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网改造中正被广泛采用，其发展势头方兴未艾。变电站、所综合自动化是在计算机技术和网络通讯技术日益完善的基础上发展起来的，综合了电力继保技术、控制技术、通信技术、网络技术、电子技术、电磁兼容技术及计算机软件技术，是多学科复合应用的成果。 国内在变电站综合自动化方面起步较晚，大致在90年代初开始，到目前为止，经历了四个阶段。在这四个阶段的发展过程中，软件所占的比重逐渐加大, 在第四阶段，即目前广泛使用的综合自动化系统中，软件占了相当大的比重，核心技术就是软件。 随着城、农网改造的深入，l0kV直接进户已不存在技术上的障碍, 目前终端用户所需的负荷量大多超出了400V级电压线路所规定的额定容量，加上终端用户对降低线路损耗的要求越来越高，终端用户普遍选择l0kV级电压直接进户，在内部设立一个l0kV/0.4kV的变电所。特别在城市的高楼大厦或工厂使用的变电所，二次保护选择微机保护测控系统在今后一段时间内会逐渐明显。 户内l0kV智能变电站、所，是由具备全分布式的测控保护单元的微机保护测控系统成熟后，加上高性能的高、低压开关设备及变压器组成的。 本文以宁波天安（集团）股份有限公司综合自动化分公司在浙江省开化县的硅峰电子厂（以下简称硅峰）的l0kV智能变电所为模型作介绍，此智能变电所为硅峰自用，不上县调。 二、设备选型及功能综述 强电部分 强电部分在设计中主要考虑的内容有: √变电站、所的外形尺寸，即设备的安装空间; √高、低压开关柜的型号选择及数量确定; √变压器的型号选择及容量确定; √操作电源的选择。 1、硅峰变电所的规模 10kV开关柜: 十面XGN2-12型开关柜，包括: 两面电源进线总柜 两面计量柜 一面母联柜 五面馈线柜（实际使用三面，两面作备用） 变压器: 硅峰自己选购，为干式变压器SC型。 低压开关柜: GCK型开关柜，共七面。 直流系统: 一套三面，输出直流220V。 2、硅峰变电所的进线、出线方式为电缆; 3、变电所的降温方式: 自然通风; 4、10kV主断路器类型: ZN28A一12型真空断路器; 5、10kV开关柜操作方式:采用电磁操作机构（CDI7B）操作电源为 DC220V; 6、10kV开关柜安装于变电所内，GCK型低压开关柜分散安装于各生产车间，高低压开关柜及变压器之间的连接采用电缆; 7、直流系统: 硅峰的直流系统安装在值班室; 8、计量表计: 硅峰采用的脉冲电能表（带脉冲的DS86系列普通计量表）安装于计量开关柜内。 微机保护测控系统部分 智能变电站、所属于无人值班变电所，二次部分按实现变电站无人值班的要求来设计。 1、产品、厂家选择: 微机保护测控单元及系统选用西安交大智能科技有限公司的JSY-2000系列产品。 2、设计标准参考: GB/T13730-1992 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件 DL5002-91地区电网调度自动化设计技术规程 DL/T5078-1997农村小型化变电所设计规程 DL/T635-1997县级电网调度自动化规范 GB14285-93电力保护和自动装置技术条件 DL478-92静态继电保护及安全装置通用技术条件 DL/T587-1996微机继电保护装置运行管理规程 GB/T15145-94微机线路保护装置通用技术条件 DL/T630-1997交流采样远动终端技术条件 3、自动化系统组成部分的安装: √微机保护测控单元: 分散安装于相应的开关柜仪表室面板上, 其中MJ100安装于1段进线开关柜上。 √通讯转接盒安装于值班室内 √后台监控、打印系统安装于值班室内 √保护后台监控系统用的UPS安装于值班室内 4、微机保护测控单元间的连接: √单元之间的通讯线采用带屏蔽的双绞线用RS485的连接方式连接 5、通讯规约: √微机保护测控单元之间的通讯规约为Modbus √单元与后台监控系统间的通讯规约为Modbus √与县、地调间的通讯规约为SC1801、CDT、Polling、Dnp3.0、101 √区域站与主控站之间规约为CDT、Polling、Dnp3.0、SC1801、101 6、硅峰的分层、分布简图 7、硅峰的微机保护测控系统配置 8、自动化系统各组成部分的功能 8.1微机保护测控单元 A、保护功能: BYQ100: ☆三段式（过流、限时速断、速断）电流保护 ☆三相一次重合闸 ☆低周减载 ☆零序保护 ☆过压、欠压保护 ☆故障录波功能 ☆定值远方及就地设定功能 ☆断路器防跳功能 ☆SOE事件记录 ☆异常告警（CT、PT断线、断路器失灵、单 元故障、控制回路断线） MLB100: ☆三段式（过流、限时速断、速断）电流保护 ☆三相一次重合闸 ☆低周减载 ☆零序保护 ☆各种形式逻辑闭锁功能 ☆故障录波功能 ☆定值远方及就地设定功能 ☆断路器防跳功能 ☆S0E事件记录 ☆异常告警（CT、PT断线、断路器失灵、单 元故障、控制回路断线） ZLJ040: ☆为监控单元，不具备保护功能。 B、测量功能: ☆三相（或二相）电流测量 ☆三相电压测量 ☆有功、无功功率测量 ☆有功、无功积分电度计算 ☆脉冲电度测量 ☆功率因数测量 ☆电网频率测量 ☆蓄电池电压、电流测量 ☆充电机电压、电流测量 ☆直流绝缘监测 C、遥测、遥信功能: ☆通过通讯功能实现以下遥信量的上传: ☆电流、电压测量值 ☆电度、功率测量值 ☆S0E事件 ☆开关量 D、通信功能: ☆单元本身具有RS485接口，实现与上微机或后台监控系统的通信。 E、特殊功能: ☆一台MLB100监控二面进线柜与一面母联柜，可以实现双主及主备式电源切换运行。 ☆BYQ100单元可以实现外控跳闸，即当变压器超温时，跳开10kV主变压器开关柜的断路器。 ☆高可靠性和高抗干扰能力，符合IEC1000-4（EMC）电磁兼容标准。 ☆脉冲电能表的电度脉冲接入微机保护测控单元（每一单元均有脉冲接入端口） 8.2通讯转接盒 功能: ☆通讯转接盒有4个接入串口，4个接出串口。 ☆串口的转换功能: 将单元间的RS485接口转换为RS232接口。 8.3后台监控、打印系统 特点: ☆系统位于分层、分布式系统的上层; ☆具备良好的扩充性与兼容性，能与不同的智能电器设备接口; ☆能方便地通过电力线载波、无线电通道、通信电缆与县调或地调通信，规约符合标准; ☆可根据用户要求，配置小电流接地选线、无功综控等功能 ☆系统采用WINDOWS98、2000／NT界面，全汉字显示，提供功能强大的可视化电参数、绘图、制表专门软件，可完全取代传统的控制盘、光子牌、模拟屏; ☆能提供音响、声音信号; ☆定时储存各类电参数，并以通用数据库形式储存信息，为后期开发软件、系统分析提供了必要的基矗 功能: ☆遥控现场层的真空断路器或框架式断路器 ☆遥测量的采集、显示 ☆电度量的采集、显示 ☆遥信量的采集、显示 ☆定值的远方整定 ☆对时功能 ☆报表的显示及定时、不定时打印 ☆构成与真实系统相一致的虚拟模拟盘、控制盘及信号盘。 ☆对各类事件有屏幕及声光报警 ☆实时和顺序记录各类操作及事件发生的时间、类型、动作情况和电气参数等信息，并可即时显示和打樱 ☆现场层一次主接图用户可以修改、增加 三、可进行的网络扩充及性能扩展 1、在后台监控系统留有上传地调或县调的串口，硅峰没有与县调通讯，如有需要，增加通讯设备即可实现与地调或县调的通讯，成为区域电网配电自动化的一个组成部分。 2、硅峰的低压开关柜没设微机保护测控，如有需要，在低压开关柜上安装微机保护监控单元（XLJ040）即可，其一台单元可以监测32路开关量。 3、低压总柜的框架式断路器，如为智能型，利用带屏蔽的双绞线连接框架式断路器的通讯串口与通讯转接盒的串口（通讯转接盒有4个串口），在后台监控系统做一个框架式断路器的通讯规约，即可实现遥测、遥信和遥控。 4、低压总柜的框架式断路器如为普通型（如上海精益的ME、DW15型等），如有需要，在低压总柜上安装微机保护测控单元，可实现遥控、遥测、遥信及远方定值整定。 5、10kV开关柜安装的电能表，硅峰选择DS86型带脉冲普通电能表，如改用全电子表（如湖南威胜的DSSD331、珠海恒通的DSTD），在后台监控系统做一个电子表的规约，就能通过单独的通道直接将电能量上传。 6、硅峰智能变电所的微机保护测控系统从智能化的角度看，属于程度比较低的一种，仅仅在保护及通讯上实现了智能化; 将来的发展方向应该是在目前的功能前提下，加上完整的机械性能及断路器灭弧室的真空度检测、开关柜内连接处的温度检测和开关柜内外环境温度检测，真正实现智能化及无人值班。可以预测，在未来的几年，能够实现，因为这些技术已经在110kV以上的高压领域应用，未能在10kV等级应用，完全是价格上的因素，随着技术的发展及用户需量的加大，实现这些功能的成本会下降，应用在情理之中。 7、视频技术的应用，目前很少采用，一是不方便，得建独立的通道，二是增加了变电站、所的建设成本。随着网络技术的发展，视频与信息流能通过一条通道与调度中心或后台监控中心连接，成本下降，视频技术的大量应用是有可能的。 8、光电式电流、电压互感器的应用，有利于消除传统电流、电压互感器的磁饱和现象，检测到的电信号使保护更稳定、可靠。 四、与传统继电保护的比较 1、硅峰变电所规模属于用户终端级的小型变电站、所，是以后电力用户所普遍采用的一种模型，特别适于高楼大厦内，采用微机保护测控系统能方便用户日常的运行及维护。 2、硅峰选用的微机保护测控单元及系统是当今国内先进的分层分布式的微机保护测控系统，比传统的继电保护设备在保护电力设备上更安全、可靠。 3、微机保护测控单元能够完全取代传统的继电保护设备，分散安装于开关柜上，并不占用开关柜的很多空间，使开关柜的面板可以变得美观。 4、JSY-2000系列单元体积小巧，端子排列合理，二次线缆直接接入，大大减少了二次接线，可做到电缆不出屏。 5、后台监控系统具备传统信号屏、模拟屏、光子牌的所有功能，相比节约了空间及运行中的维护工作量。 6、老式的继电保护不能保存测量数据及事故信息，而微机保护测控系统能做到这一点，为以后的二期开发和分析提供了充足的数据。 五、综合分析 硅峰变电所是2000年4月份投入运行，从现场反馈的情况分析，己显示出较明显的优势。 √时间节约: 一次主设备与自动化系统在开关厂组装、测试后交付用户，生产周期为20天; 在硅峰，连安装、调试的时间合在一起，只有7天。 √接线数量: 现场的连接线（包括开关柜与开关柜之间）数量很少。 √运行可靠: 通过了电力部门的传动实验后，投入运行，运行情况良好。 √管理全面: 现场层的所有数据及信息都通过通信通道送到值班室的后台监控系统，减少了现场查看的时间及相应的人员开支，对变电所内所有出线负荷的报表显示及打印，使用户对负荷的控制有了依据，从一定程度上为用户节约了费用，综合效益明显高于使用传统继电保护的变电所。 √维护方便: 所有异常情况在后台监控系统均有记录，定时查看就可知晓变电所的运行情况，以便采取相应的措施，消除故障。 六、发展趋势 1、从2000年初到至今，智能变电所及智能户外箱式变的使用量逐渐扩大，从笔者所在的公司接的订单分析，新建的站基本上都采用微机保护测控系统，而且供电部门在交本公司生产前，就确定了微机保护系统的生产厂家及系统、单元的型号、数量; 而老站大多为老式的继电保护，以后的老站改造成智能化站加上新建的变电站，使用微机保护测控系统的量会很大，占整个变电站、所的比例，在不远的将来能够逐渐达到发达国家的70％～90％的水平。 2、智能变电站、所完全符合了当前城市及农村电网建设对空间、安全、高效的要求，其市场潜力巨大。 3、智能变电站、所能够与地调或县调连接，通过配网、配电自动化系统对整个区域的电网进行负荷优化管理，提高电网的利用效益及性能。⊙ 参 考 文 献 1、徐腊元、高以梅，《农村电网无人值班变电所设计与技术应用》，中国电力出版社 1999.8 2、金午桥，变电站自动化系统的发展策略，《电力自动化产品信息》2000.1 3、郑士泉、郑永青，JSY-2000变电站自动化系统，西安交大智能科技有限公司说明书 2001.1 4、洪如刚、张俊，户内交流金属封闭开关设备，宁波天安集团说明书 2000.2 5、王青、陈邦良，变电站综合自动化系统在35/10kV智能箱式变电站中的应用，《电力自动化产品信息》2001.3 作者通信地址: 象山县象山港西路223-15栋309室 电话: 0574-65731169
