10kV配电网智能化开闭所改造技术

张 页，卢 峰，袁卫龙

(1.长兴县供电局，浙江长兴 313100;2.湖州泰仑电力自动化工程有限公司，浙江 湖州 313000)

10kV水木花都开闭所坐落于长兴城西一住宅小区内，占地200 m2，拥有2回路10kV进线，13回路10kV出线，运行方式为单母线分段运行.作为长兴县配电网的重要组成部分，该开闭所为小区及其附近区域负荷提供安全、可靠的电力供给.根据长兴县供电局配电自动化的改造要求，自2011年6月起，按照“自动化+智能化”模式对该开闭所进行综合改造.

改造工程实施前，该开闭所进线、出线、母线分路开关、配电变压器保护配置均为湖州泰仑电力自动化工程有限公司生产的早期 TSW800M系列，没有任何远传通讯功能，且相关线路的开关操作只能在就地实现，故障信息只能显示在微机保护面板上，无法实现对母线PT及各线路用电负荷情况的远程检测，也不能满足无人值班的“三遥”功能要求.同时，调度和运行人员无法获悉相关的环境变量信息，这对开闭所的日常维护与运行管理造成诸多不便.

1 智能化改造总体方案

长兴县供电局通过分析现有的继电保护和自动化设备的相关配置，决定更换原有设备，增加远方遥控功能，增设母线电压及压变小车位置采集装置、远动信息管理主机、环境温湿度采集装置、烟感报警装置、刷卡门禁、实时图像视频监测及井沟液位监测等装置，将站(所)相关信息通过EPON-ONU设备经光纤传送至调度控制中心［1-5］.

本次开闭所智能化改造工程主要包括站级控制层改造和间隔级控制层改造两个部分.整个智能化系统网络结构见图1.

图1 水木花都配电网自动化和智能化系统网络结构

系统采用分层控制独立单元，最终形成各I/O单元测控装置相互独立、互不影响、功能上不依赖于远动信息管理主机的分散分布式网络结构.

1.1 站级控制层改造

站级控制层改造包括增设1台远动信息管理主机 TSM300C，1台远传通讯主机 EPONONU，1台图像监控硬盘录像机和1台光交换机.其中，远动信息管理主机及远传通讯主机均采用直流24 V供电.远动主机为Windows操作系统，界面友好，设置更改灵活.图像监控硬盘录像机是电力企业内部局域网的一个节点，局域网上所有经授权的Windows计算机，均可使用IE浏览器远程浏览监控摄像机所拍摄的实时或历史画面，这是开闭所在无人值守条件下进行实时监控的有力保障.

1.2 间隔级控制层改造

I/O单元测控装置按电气间隔配置，通过远动主机内的远传远控制软件将所有进出线、母线分路开关、母线中置柜的信息经通讯主机传送至调度中心.各保护测控单元装置均可通过I/O单元测控装置的LED显示屏显示本间隔的实时测量数据及遥信开入事故报警信息.

新装母线中置柜测控装置，用于采集两路压变的电压及小车工作位置的信息.同时，将烟感报警系统、液位报警系统的告警信息通过无源接点采集上传.环境温湿度采集装置可以直接在LED显示屏上显示温度及湿度，同时将该信息通过RS485组网传送至远动主机的串口3接入口.

装设门禁主机一台，用于将开门信号和刷卡人的信息经RS485通讯网络传送至远动主机.

图像监控系统利用两个枪机摄像头将开闭所内的实时画面传送至硬盘录像机，并存储下来，以便事后调取有用信息.同时，将图像监控系统经光交换机接入电力企业局域网，使网内所有电脑主机都可以通过IE浏览器直接访问其IP地址.

1.3 网络通信

站级网络采用串口及以太网，间隔层网络主要以RS485屏蔽双绞线传输，其拓扑结构为星型.站级设备及间隔级I/O单元通讯规约采用IEC870-5-103规约，而与调度端通讯规约采用新颁布的CDT和IEC870-5-101/104规约.

2 二次回路设计方案及具体内容

2.1 二次回路设计方案

从总体来看，对原有系统进行改造时，设计人员应更多地考虑到停电因素、实施的可能性及施工的安全性等问题，为施工、管理及今后的运行维护提供方便.二次回路错综复杂，设计人员应事先准确全面地收集资料，并核实接线.设计时，要合理安排各新增设备的安装布置，尽可能地减少占用空间，使布局趋于合理化、人性化.在改造中，确保能将新旧的间隔逐一替换并接入新系统，应事先构造好新的控制回路、电压回路和信号回路，对于不涉及改造的回路，应尽量保持不动，以减少长电缆的再次敷设，减少施工工作量.各间隔中将新增部分通讯控制线，为了减少改动量，应在柜内适当位置新增一些端子排.

而对外围设备的通讯、电源、信号过接，宜采取独立设置综合信号采集控制箱.从箱内安装、走线的方便美观考虑，建议采用壁挂或独立的箱体，并可靠接地.

2.2 二次回路改造具体内容

(1)升级间隔层设备，具体包括线路保护装置TSW816，配变保护装置TSW841.需更换整个装置，并做好保护装置的调试及与调度信息的核对工作.

(2)增设16个间隔的远方/就地切换开关，接入原有的控制回路，并将变位信号接入保护装置.需现场开孔、安装，并配接二次线.

(3)增设站控层设备，具体包括增加远动通讯管理装置TSM300C，在间隔层各保护装置之间及站控层设备之间以总线方式架设RVSP2×0.75屏蔽网络双绞线，以构成开闭所监控自动化系统.需进行TSM300C装置的现场定位、安装，以及信息量的录入，敷设与各站控层设备之间的通讯线.

(4)增设开闭所通讯设备，具体包括增加开闭所内光端机设备EPON-ONU，架设通往调度通讯机房的光纤.其中，ONU设备初步定位在母线分路开关隔离柜内.

(5)将母线测控设备TSW800BK安装在母线分路开关隔离柜内，铺设1#压变柜、2#压变柜6×2.5电缆至母线分路开关隔离柜，使母线测控装置能够采集两段母线电压，并完成现场装置电源、I/O等的配线接线工作.另外，母线分路开关隔离柜仪表室门板需现场开孔，室柜内部需增设交、直流空气开关、接线端子及多功能插座.

(6)新增1套图像监控系统，具体包括在室内安装2个枪机型摄像探头(其中1个带云台控制)，布置相应的视频线、控制线及枪机工作电源线至综合采集控制箱，走线方式为沿墙PVC管明敷，托架式枪机工作电源为直流12 V，并在枪机旁安装1个电源转换盒.

(7)新增1套液位采集系统，包括在电缆沟内安装2套液位采集探针，走线方式为沿沟暗敷.

(8)新增1套刷卡门禁系统，安装在南面的双开门处，门上固定一对磁铁条，门内墙边安装1个主机箱，箱内加装1个AC220 V变DC24 V逆变电源，在主机箱旁加装1个门开关，并在门外墙上固定1个刷卡器.从主机箱引出485通讯线及电源线至综合采集控制箱，走线方式为沿墙PVC管明敷.

(9)新增2套环境温湿度采集器，分别安装在室内南、北面墙离地1.6 m处，每套配备独立工作电源盒(AC220 V变DC18 V小逆变电源)，从采集器引出485通讯线至综合采集控制箱，从电源盒引出AC220 V电源线至综合采集控制箱，走线方式均为沿墙 PVC 管明敷［6，7］.

(10)增设1台光交换机，安装在母线分路开关柜内，将柜内的备用光纤尾纤直接接入交换机，从隔壁母线分路开关隔离柜内引入电源.

(11)增设1个综合信息采集控制箱，安装在直流屏后面的墙角离地1 m处，箱内含1台图像监控用的DVR硬盘录像机，2个液位继电器，以及若干个相应的空气开关.从箱内引出AC220 V总电源线至所内UPS不间断电源所在柜，从箱内引出485总通讯线至2#进线柜，从箱内引出4×1.5电缆至母分隔离柜TSW800BK装置，从箱内引出5类以太网线至母线分路开关柜交换机.

2.3 信息接入方式

开闭所内信息的输入方式可分为3类，即:接点输入方式;串行通信输入方式;视频图像透传输入方式.保护装置的主要信息、烟感报警信息，以及液位报警信息均以接点方式直接输入各电气单元的I/O测控装置.保护装置的其余信息及门禁系统、温湿度采集系统的信息按照串行通信输入方式处理，而图像监控视频画面通过视频图像透传输入方式处理.各种信息最终均通过光纤传送至调度中心.

3 结语

通过对水木花都10kV开闭所的自动化、智能化改造，实现了调度监控、运行维护人员对现场设备工况及环境变量的综合监控，打造了开闭所“可知、可控、可视、可感、可闻”的配电自动化建设新模式.本次改造工程创造了一套设计合理、技术先进、施工方便、安全可靠的全新配网智能化开闭所改造技术方案，为10kV城市配网开闭所、环网站的自动化与智能化改造提供了借鉴.

［1］ 黄文财.开闭所实施监控考虑的几个问题［J］.设计分析，2012(4):91-92.

［2］ 胡立新.开闭所配电自动化的方案、功能和实施［J］.黑龙江电力，2005(4):148-150.

［3］ 罗剑波，胡曦琳，朱文旭.配电网开闭所实施自动化的考虑［J］.江苏电机工程，2003(1):44-45.

［4］ 王耀和.10kV开闭所电气及智能化监控系统的设计［J］.铜陵学院学报，2011(4):114-115.

［5］ 王宏其.10kV开闭所智能化监控解决方案［J］.电力系统自动化，2010(2):71-72.

［6］ 张超.球东配电开闭所遥视系统的设计及应用［J］.装备制造技术，2006(5):36-38.

［7］ 郭雪丽.10kV环网柜和开闭所内电缆头巡视测温问题的研究［J］.电气应用，2012，31(10):62-66.