变电所综合自动化系统在煤炭码头中的应用

张焕荣

摘要：介绍变电所综合自动化系统的框架及功能以及该系统在煤炭码头工程中的实际应用情况。

关键词：煤炭码头，供配电系统，变电所综合自动化系统

Abstract: Introduce substation integrated automation system framework and function and the system practical application on the coal terminal.

Keywords: Coal terminal, Power Supply and distribution system, Substation integrated automation system.

中图分类号：P754.1 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着国家经济的发展，对能源的需求也越来越大，而能源的运输通过水运的方式价格相对低，因此大型煤炭码头的建设也越来越多。随着的变电所综合自动化技术的发展，

无人值班变电所在220kV以上已基本实现，10kV变电所也逐步实现无人值班。大型煤炭码头有着工艺系统设备分布范围广、粉尘大、环境恶劣的特点，变电所的设置也相对分散，因此配置变电所综合自动化系统很有必要。

煤码头供配电系统设计

1.1工程概况

本工程为一综合大型煤炭码头，位于东莞市某镇。本工程共建设两个5万吨级卸船泊位及6个2000吨级装船泊位，码头岸线约1公里，煤炭堆场及辅建区面积约40公顷，分两期建设完成。

1.2码头供配电系统

本工程主要工艺流程设备有：8台卸船机、6台装船机、7台堆取料机、34条皮带机、除尘设备及喷洒设备等。主要工艺流程有：1.卸船→煤堆场；2.卸船→装船（直取）;3. 煤堆场→装船;4. 煤堆场→装汽车。

港区总设备安装功率24105kW,计算负荷11738kVA，按二级负荷要求供电。根据用电负荷分布的特点，本工程近期在港区内共设置4座变电所。其中SS1主变电所位于辅建区，SS2分变电所位于装船泊位后方区域；SS3分变电所位于堆场后方区域；SS4分变电所位于卸船泊位后方区域。港区所需的两路10kV进线电源由港外110kV变电站提供，并引到SS1主变电所，二路电源同时工作，互为备用。SS1主变电所分别提供给SS2~SS4分变电所两路电源。SS1主变电所设中央控制室，SS2~SS4分变电所采用无人值守方式，开关柜监控信号传送到中控室，实现远程监控。

2. 变电所综合自动化系统概况

变电所综合自动化主要包括变电所监控系统和保护系统。变电所综合自动化系统采用国际先进自动化系统技术，通过计算机对本工程四个变电所的所有一次设备进行实时监控。

3. 变电所综合自动化系统框架及基本功能

本系统采用面向对象的分布式一体化结构，遵循开放系统的原则，采用分层分布结构，该项目整个系统分为三部分：站控层、通讯层和间隔层。

3.1 系统框架及相关设备

站控层的主要设备包括：工程师站、打印机、GPS对时装置等。站控层为全站设备监视、测量、控制、管理的中心。它主要负责港区电气量的监测和控制，并将各种信息进行分类储存管理。它可以通过通讯层对间隔层的各设备进行管理和通讯，接收并下发各种控制指令，还可以同时用不同的规约向多个调度所集控站发送报文。

通讯层：通讯层由通讯服务器及通讯线等组成，负责采集间隔层保护设备及其他智能设备的数据并上传到站控层监控系统，并完成站控层下达的指令，对间隔层设备进行控制。

间隔层主要设备包括保护测控单元、通讯接口单元、交换机等间隔层按照不同的电压等级和电气间隔单元划分。10kV综合保护测控单元及0.4kV综合电力监控仪表分别组柜于开关柜内，在站控层及网络失效的情况下，间隔层仍能独立完成间隔层的监测和断路器的控制功能。

3.3 本工程系统网络图

3.4 SS1~SS4变电所测控仪表具体配置概况：

4.变电所综合自动化系统主要功能

4.1“四遥”功能

4.1.1遥测

1）10kV线路及分段：I、P、Q、COSø；2）10kV母线：U、F； 3）所用电系统：U、I、P、Q、COSø；4）直流系统：母线电压、电池电压等；5）0.4kV线路三相电流、电压、功率等；6）0.4kV线路有功电度、无功电度等。

4.1.2遥信

1）全所事故总信号；2）10kV所有断路器位置信号；3）10kV所有隔离开关、接地刀闸位置信号；4）所有电气单元保护动作和重合闸动作信号； 5）所有断路器控制回路断线、装置异常信号、TA和TV二次回路断线信号等； 6）10kV系统接地信号和TV消谐装置动作信号；7）所有断路器弹簧机构弹簧未储能信号等；8）所有遥控对象操作方式选择开关的远方或就地位置信号；9）直流系统接地信号、直流母线电压异常信号、充电装置故障信号、直流系统自动开关位置信号等；10）火灾报警、防盗报警信号等。

4.1.3遥控

1）所有断路器的分合操作；2）保护动作复归、重要保护投退、重合闸投退。

4.1.4 遥调

主变压器有载分接开关。

4.2变电所综合自动化系统操作方式

控制操作设置就地与远方操作选择开关及就地操作开关。在正常的情况下，主要采用中控室监控计算机完成对各变电所供电设备的集中监控管理。

1）集中控制

对所内开关、切换装置及其他可控设备可以在计算机上进行集中控制。

2）单独控制

改变某一对象运行状态的控制，包括开关合/分、自动装置投入/撤除等操作。

3）模拟操作

可对开关进行模拟对位操作。并用不同符号或颜色区别于正常状态。

4）闭锁、解锁操作

对控制对象进行的单个、批量闭锁控制操作；解锁为闭锁的反操作。

5）挂牌操作

对某些检修设备通过挂牌操作，闭锁相应的控制操作。

4.3 变电所监控功能

4.3.1 信号采集

信号内容包括：1）供电系统异常：如保护动作信号等；2）供电系统设备异常：如设备故障信号等；3）变电所自动化设备故障：如各种自检信息等；4）通道或变电所自动化设备电源故障。

4.3.2 画面显示

主要显示画面种类：1）综合自动化构成示意图：包括站级管理层、通信层、间隔层设备及所内监控网络等配置情况及各种模块运行状态信息。2）主接线图：动态显示各变电所的主接线和设备的运行状态及系统运行参数。3）程控显示画面：在主接线图中用鼠标点中程控操作菜单后，将显示该站的程控项目窗口。4）遥测曲线画面：显示各遥测量的趋势曲线。

4.3.3报表管理

所有统计报表：显示各种报表，主要包括以下报表：事件记录、操作记录、报警记录；

每日(月、季、年)电量及极值统计报表。

4.3.4数据库管理功能

系统具有实时数据库和历史数据库并且提供对监控信息可提供存储、调用、检索等功能。数据存储主要包括时间、地点、对象、性质、结果、值班员等内容。

4.3.5事故追忆及事故重演功能

当事故发生后，后台监控系统能够记录事故前后保护动作、装置启动、开关、刀闸等变位情况，事后系统可以模拟事故过程中各种数据量的变化情况。

5.结束语

本工程已建成投产两年多，在变电所综合自动化系统的有力保障下， 各种工艺用电设备正常运行，整个煤炭码头系统流量及功能满足设计要求，同时还减少工作人员，降低了码头的营运成本。本工程投产后，很好的解决了当地煤炭紧缺的问题，为当地创造了良好的经济效益。

参考文献

郑毅，变电站自动化与无人值班[G]，北京：中国电力出版社，2000。

袁萍岳，微机保护监控装置在10kV变电所综合自动化中的应用[J]，江西建材，2009。