变配电智能化系统解决方案

变配电智能化系统处理方案变配电智能化系统是建筑物自动化系统(BAS)中一个主要组成部分。建筑物自动化是对整个系统来进行综合控制管理统一体。这种系统以计算机局域网络为通信基础，以计算机技术为关键，具备分散监控和集中管理功效。它是与数据通信、图形显示、人机接口、输入输出接口技术相结合，用于设备运行管理、数据采集和过程控制自动化系统。1、电气系统主要监测控制内容有：(1)电源监测对高低压电源进出线电压、电流、功率、功率因数、频率状态监测及供电量积算。(2)变压器监测变压器温度监测、风冷变压器通风机运行情况、油冷变压器油温和油位监测。(3)负荷监测各级负荷电压、电流、功率监测，当超负荷时系统停顿低优先级负荷。(4)线路状态监测高压进线、出线、二路进线连络线断路器状态监测、故障报警。(5)用电源控制在主要电源供电中止时自动开启柴油发电机或燃气轮机发电机组，在恢复供电时停顿备用电源，并进行倒闸操作。经过对高低压控制柜自动切换，对系统进行节能控制；经过对交连开关切换，实现动力设备联动控制；对租户用电量进行自动统计计量。(6)供电恢复控制当供电恢复时，按照设定优先程序，开启各个设备电机，快速恢复运行，防止同时开启各个设备，而使供电系统跳闸。2电气系统监测控制2．1智能建筑监测控制点划分为以下几个：(1)显示型包含运行状态、报警状态及其余。显示主接线图、交直流系统和UPS系统运行图及运行参数，对系统各开关变位和故障变位进行正确区分，对参数超限报警。(2)控制型包含设备节能运行控制、次序控制(按时间次序控制或工艺要求控制)。(3)统计型包含状态检测与汇总表输出、积算统计及报表生成、对事故、故障进行次序统计，能够查询事故原因而且显示、制表和打印，可绘制负荷曲线而且显示、打印运行报表。(4)复合型指同时有两种以上监控需要。2．2变配电设备控制(1)高压进线、出线、连络线断路器遥控。(2)低压进线、出线、连络线断路器遥控。(3)主要线路断路器遥控，如配电干线、消防干线断路器遥控，对水泵房、制冷机房、供热站供电断路器；以及上述站房进线断路器遥控。(4)电动机智能控制。(5)电源馈线，设过电流及接地故障保护，三相不平衡监测，重合闸功效，备用电源自动投入。(6)变压器。设计有内部故障和过载保护、热过载保护。(7)分段断路器。设置电流速断保护、过电流保护。2．3备用发电机监测控制测量和控制内容有：(1)发电机线路电气参数测量，如电压、电流、频率、有功功率、无功功率等。(2)发电机情况监测：如转速、油温、油压；油量、进出水温、水压、排气温度、油箱油位等。(3)发电机和线路情况测量。(4)发电机和关于线路开关控制。(5)有直流电源时，对它供电质量(电压、电流)监测报警。2．4变电所保护功效通常10KV变电所需要保护功效有：(1)引入线电网电压和频率监测，相间和相对地故障、三相不平衡、自动重合闸。(2)变压器内部过载和故障、热过载。(3)电动机内部过载和故障、电网和负载故障、电动机起开工况监测。3、智能建筑变配电设备监控系统组成变配电设备监控系统和其余建筑物自动化系统一样由控制分站和中央站组成。它输入信号由传感器提供，输出信号使各种开关动作或报警，在监控中心能够安装动态模拟显示器和操作台。它功效有显示和控制主开关或断路器状态，对应急或备用电源控制等。能够取代普通控制和信号屏。变配电所通常不需要重复设置信号控制屏。图1是一个变配电设备监控系统设备组成。普通监测系统是在变配电设备上增加一些传感器。假如是智能化断路器或继电器，它有内置传感器，能够从通信接口取得信号。3．1传感器(Sensor)和执行器(Actuator)传感器或执行器是将电量或非电量转化为控制设备能够处理电量装置。电量传感器是一个将各种电量如电压、电流、频率及功率原因转换为数字量或计算机能接收标准输出信号(电流0～5A，4～20mA或电压0～10V)。用于建筑物管理系统对于建筑物内变配电系统各种电量监测统计。它有电流互感器、电压互感器及多参数电力监测仪。多参数电力监测仪能够监测单相或三相电力参数，如电压、电流、频率、功率原因、谐波和电能，可提供测量计量参数监视能量管理等功效。它还提供通信接口如RS485、4～20mA输出或脉冲输出。3．2控制分站＼电子继电器及智能断路器控制分站按照是否实现闭环控制功效区分为分散控制型(DistributedControlPanel,DCP)和数据采集型(DataGatheringPanel，DGP)。控制分站主要完成实时性强控制和调整功效。现在，通常系统采取智能型控制器。这种智能型控制器控制分站能够采取以下设备：1)采取单片机或单板机智能控制器。2)采取可编程控制器(PLC)。3)采取微机(PC)如工业控制机。提议采取微机配置适当输入输出卡，它能够处理模拟量或开关量，具备多个通信口，详细能够进行技术经济比较来确定。3．3中压开关柜微机保护监控系统智能化中压开关柜配置了微机保护和控制单元或电子继电器，取代了机电式继电保护。微机保护和控制单元安装在开关柜上。它特点是保护功效可靠性高，速度快，精度高，保护稳定性及其灵敏度优化组合，不受电流互感器限制，具备自检功效和抗环境电磁干扰能力。它还具备一些新功效，如故障录波、通信、遥控、遥测、遥信等功效。它有对各种电量计量、监测、报警作用。为满足不一样应用要求如进线和馈线、变压器、电动机、母线保护，具备对应产品。它提供完善监控保护功效，通常提供网络通信接口：如RS232，RS485能够接入BAS系统，能够实现远方监控。微机保护监控系统能够降低控制室面积，降低控制电缆，降低维修工作量，深入提升供电可靠性。供配电系统继电保护、测量控制信号集中于一体多功效微机智能控制单元如图1所表示。通信口键盘打印机人机接口CPU输入回路存放器出口回路开关装置电源图1多功效微机智能控制单元微机保护装置分为输入回路(交流接口单元)、出口回路(直流接口单元)、CPU单元、存放器、人机接口和电源。1)CPU单元为微机继电保护装置关键，用来完成数据搜集计算逻辑判断处理、发出跳合闸命令等功效。还能够同上层控制机通信，实现远方修改定值传递保护信息，打印故障汇报等功效。因为电力系统正常运行时参数与故障时参数相差十分悬殊，有甚至相差几十倍，所以输入信号动态范围大，通常采取分布式结构。按照单元设置CPU，双机并行工作。2)存放器有定值存放器、程序存放器、数据存放器等。定值存放器储存各种保护设定值，该芯片具备断电内容丢失功效，且可在线修改内容。数据存放器RAM用来存取现场各种输入输出内容、中间运算结果和判断结果，按需要时读出、写入或改写，通惯用22K芯片。程序存放器则用于存放已编好并具备保护功效应用程序，通惯用可改写存放器EPROM。3)输入回路(交流接口单元)。电力系统电流、电压等数字，经电压互感器、电流互感器转换成100V或5A信号，因为这种信号数值大大超出微机所能接收电压标准；这些参数在故障时改变很大，微机只能识别电压，所以必须把经过电压互感器、电流互感器变换后电压电流再经交流接口电路转换成微机可能接收电压值。而且在故障情况下也不会超出这个范围。为了限制输入信号最高频率，采取低通滤波器，采样频率应等于或大于被测信号频率。在故障时电力系统可能出现高次谐波，实际采样频率是工频几倍甚至几十倍。另外，继电保护快速动作要求以及程序需要充分执行时间，为了便于运算，采样频率惯用600Hz。4)出口回路(直流接口单元)它包含出口跳闸继电器及磁保持继电器及发光二极管组成灯光信号等。因为采样后离散数字量也是瞬时值，不能直接用来判断系统状态，必须采取某种数学方法得出表征系统特征参数，并与对应整定值进行比较，从而做出保护动作是否判断。尤其是电力系统包含非线性铁磁元件，分布电容、赔偿电容，使得短路电流中含有衰减非周期分量和高频分量。为了克服这些原因影响，除了采取滤波方法外，必须采取适宜数学方法。5)人机接口，有键盘、通信口、打印机、显示装置。通信口完成智能开关设备连接，通惯用现场总线，如Lonworks，CANbus，Profibus总线等。6)电源惯用交流稳压电源、DC-DC和蓄电池。3．4低压配电系统综合自动化低压配电系统综合自动化能够有两种方式实现：一个方式是采取智能型断路器；另一个方式是采取智能型控制单元。而智能型控制单元又分为两种，一个为电动机控制器，另一个为馈电控制器。从技术经济角度综合考虑现在多数工程对大容量断路器框架式断路器采取智能型断路器，而对其余回路采用智能型控制单元。1)智能型断路器智能低压断路器带有微处理器控制器，它保护作用具备长延时、短延时、瞬时过电流保护、接地、欠电压保护等。另外，还能够对负荷监测和控制、远方显示、测量电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波和电能等。测定故障电流、故障显示、接地故障时选择性闭锁、数据远传、自检。经过网络通信接口RS232、RS485、RS422能够接人BAS系统。它可与上位进行数据交换，可接收上位机指令，可与上位机进行数据交换，可由上位机对断路器进行遥控操作，对断路器整定值进行修改。它具备内置电流互感器。2)智能电动机控制器智能电动机控制器能够提供对电动机保护和监控功效。智能电动机控制器能够提供保护功效有过载、缺相、欠载、空载、堵转、漏电、相电流不平衡、转速、温升等。智能电动机控制器能够应用于电机直接起动、正反转、直接起动附加控制单元、星／三角起动、自耦变压器起动、软起动等运行方式。它显示功效、通信功效与智能型断路器一样。另外，还具备存放功效，能存放近期运行状态、故障报警信息及各种参数值，它还有通信功效。3)智能型馈电控制器智能型馈电控制器基本和智能电动机控制器一样，它保护功效较简单，如设置了接地、过电流等保护功效。智能型电动机控制器、智能型馈电控制器能够装在低压配电屏抽屉上，对那些仅需由控制室监视其位置断路器，能够装置多回路监控单元，对多台断路器进行监视。电子继电器、智能断路器及智能电动机控制器相当于控制分站和传感器，变电所管理分站是一台微机。3．5发电机组微机监控系统发电机组微机监控系统能够提供发电机电气参数及热工参数，能够将发电机组微机监控系统与变电所管理分站联网。变电所管理分站能够对发电机组进行起动、停顿运行等控制，如图2所表示。4配电系统控制软件功效软件通常和设备配套，采取专用软件，如配电系统监控和能量管理软件，也能够采取通用监控软件，又称监控和数据采集软件(SCADA)。对软件要求是：具备良好人机界面，能够满足用户中央站网络通信线变电所管理分站通信线总线通信线控制分站数模通通通通通通字拟信信信信信信信线线线线线号号线线电子智能多参数智能电动微机保传感器继电器开关测量仪机控制器护装置图2变配电设备监控系统设备组成多个要求，它提供基本功效有：(1)实时数据采集，形成实时数据库。(2)遥信遥控，对电量越限，事故报警。(3)诊疗功效，在线帮助。(4)各种电量遥测和图表显示如系统能量分配图、系统单线图。(5)报表生成功效如日报表、24h电压、电流报表、开关动作报表、电量平衡报表。(6)与BA系统交换信息。系统所配软件除了通常数据处理功效外，应有以下功效(装设有备用电源场所)：(1)停电处理市电断电时，自动按照发电机容量将负荷投入／