配电终端智能控制面板的研究与应用

2023-08-30王先伟

农村电气化 2023年8期

王先伟

（厦门电力工程集团有限公司远程通信分公司，福建厦门 361000）

我国配电网建设存在不平衡，特别是中小型城市其配电自动化水平相对落后，在停送电环节操作人员必须到现场进行就地操作。虽然一些大型城市配电自动化程度已达到较高水平，在开闭所、配电站的进出线及母联分段处多安装有微机保护装置（微机保护装置可通过接入的电流互感器、电压互感器等测量元件的信号对回路的状态进行监视、控制以及保护），然而在设备停送电时，主站无法进行远方遥控，操作人员仍须在高压开关柜前进行就地操作。就地操作高压开关往往存在一定的安全隐患。国家能源局在关于防止电力生产事故的二十五项重点要求中提出要在电力设计、调试、运维、改造等阶段落实到位，防范电力事故的发生。当就地操作时如果能使现场操作人员与设备保持一定距离，则可大大降低安全事故的发生[1]。

1 概述

多数高压开关柜的分/合闸操作可通过主站进行远方遥控实现，但现场带电情况下仍经常要对高压开关柜进行就地分/合闸操作，特别是当前国网推行的分散式站所终端由若干个间隔单元和1 个公共单元组成，间隔单元和公共单元通过总线连接，相互配合。在调试、送电及运维过程中仍须就地操作带电高压开关柜。而间隔单元是安装在开关柜面板上的，就地操作仍存在一定的安全隐患。研究设计一款配电终端智能控制面板，使操作人员与操作设备保持一定距离，能够有效降低保障操作人员安全。以下是配电终端智能控制面板在配电自动化网路中的应用流程图，如图1 所示。

图1 配电终端智能控制面板应用流程图

2 配电终端智能控制面板产品遥控原理

配电终端智能控制面板提供了一种可视化、直观的通用型操作界面，该装置可作为各种配电自动化终端产品的控制面板。该面板可根据现场需求配置多路开关操作，可安装于环网柜、配电室、开闭所的通信柜内或分散式DTU 通信屏机柜内，采用IEC 60870-5-104 规约与通信管理器通信，直观地显示当前开关位置、接地状态。并可模拟主站向终端设备发送遥控命令，对开关进行分合闸操作。

相对于传统配电终端设备面板的复杂布线（如传统的保护屏），智能控制面板体积小，安装过程简单快速，接线简单，只须连接1 根电源线与1 根通信线即可完成安装，具有较好的通用性与实用性。对于其他没有操作面板的自动化终端设备和应用于配电自动化与环网开关站一体化设计的终端产品，通过使用该智能控制面板，可快速实现面板整合，具有广泛的应用价值。

智能控制面板通过RJ45 接口，使用IEC 60870-5-104 规约与配电自动化终端通信，可不间断获取开关位置状态，当有以下几种情况时能够进行智能判断，如表1 所示。

表1 开关状态表

通过配电终端智能控制面板进行遥控后，面板会读取“断开”和“闭合”开关位置输入，以便更新相应的位置；在同一时间，“断开”和“闭合”信号不能同时出现，系统会定期检测开关的这2 种互补状态，如果数值不互补，系统会过滤，并在一段延时内保留原来的状态。如果在经过了延时后仍然不互补，在与该位置相关的状态上显示“未定义”状态。在恢复位置等待时间内遥控不成功，没有在遥信位置，则不能再实施遥控，等待时间过后方可继续操作遥控。

配电终端智能控制面板要实现智能判断，获取开关状态信息并能够遥控分合闸，必须配备独立的CPU 处理器，通过CPU 的输出信号经过光电隔离控制继电器线圈，实现分合闸操作，以一路跳闸为例，完成跳闸动作须同时启动继电器RL1、闭锁继电器RL2，才能完成跳闸动作。这种做法增加了硬件的跳合闸防护，以保证动作的可靠性。同时所有的继电器采用双刀出口的形式，其中一组刀闸为出口用，另一组作为返回信号，将动作信息反馈至CPU[2]。配电终端智能控制面板遥控原理图如图2所示。

图2 智能控制面板遥控原理图

3 配电终端智能控制面板的软件系统设计

配电终端智能控制面板以Keil 作为开发平台、C 语言作为开发语言、IEC 60870-5-104 规约作为通信规约。配电终端智能控制面板使用该开发平台编写程序方便、编译程序快捷、通信规约应用广泛，使智能控制面板能够同大部分配电自动化产品相互通信。IEC 60870-5-104 规约是厂站与配网主站进行通信的规约，通过以太网为载体，服务模式是平衡模式。用于远动控制、调度自动化系统、厂站之间的通信，电力系统中常见的设备分为调度端（控制站、主站、客户机），服务端（被控站、子站，典型设备包含TTU、RTU、DTU 等），两者之间通过IEC 60870-5-104 规约进行数据通信与传输。其传输层实际上使用的是TCP 协议进行数据的传输，固定端口号为2404。调度端一般安装在PC 电脑上，用网线连接，服务端是工业设备。通过使用IEC60870-5-104 规约使配电终端智能控制面板具有很广泛的使用范围。