摘要：随着当今世界电力电子技术地高速发展,变电所的自动化程度已愈来愈高。在此背景下,应运产生了一种自动控制及无人化运行的系统——变电站综合自动化系统。利用计算机控制技术、网络通信等技术,变电所的自动化控制系统将变电所的一次、二次设备(包括数据采集、运行控制、保护、ATS自动转换设备等)进行功能块整合、分组和优化,以实现对变电所设备进行在线实时测量、监视、控制、记录。
关键词：变电所;自动化控制系统;应用
引言
近几年随着矿井信息化技术的不断发展，采用科学化的管理手段，将采区多个变电所实行综合自动化综合控制，实现采区变电所无人值守，成为煤矿井下供电的主要发展方向。
1变电所监控系统的基本功能
1.1采集与处理数据
主变运行温度、母线电压、电流、功率因数等参数采用数据采集单元进行实时数据的采集和处理。微机系统通过采集以上数据,对数据库进行更新。
1.2控制功能
控制功能包括对变电所各电压等级断路器、消弧线圈、主变风机、控制无功补偿接触器等进行就地与远程控制。
1.3报警事件处置
控制系统有两种报警类型,一:提示性报警,二:事故性报警。前者包括设备状态一般性异常报警、数据超限、主站、从站的某个单元、模块状态异常等,后者包括非操作引起的断路器跳闸、保护联锁开关动作等等。
1.4时间顺序记录事件功能
计算机监控系统以ms级时间单位对断路器状态、主变参数、一、二次线路参数、保护元件的动作信号信息进行采集并记录,并能在显示器上进行显示及打印机上进行打印。
1.5在线统计计算
根据采样的实时数据,能够计算每一时间间隔的的电压值、电流值、有功功率、无功功率、有功系数、主变温度值、开光量动作状态等,并给出以上数据的按年、月、日进行划分的分时段统计数据。比如电压、电流的最大值、最小值,功率因数的合格率等。
1.6显示及打印画面
变电所配电系统一次接线图、直流系统图能够在显示器上显示,能够显示统计数据、某些关键数据历史变化曲线、某些报警事件,能够打印历史数据、报警记录等等。
1.7系统的自我诊断和自我修复
监控系统能够在线实时诊断系统的硬件、软件运行情况,一旦发现异常,即能生成并发出报警信息。自我诊断的范围包括:主站、从站系统、I/O单元、模组、外设、软件故障等,非严重的提示报警,系统可以进行自我修复。
1.8平日管理功能
平日管理功能指负责计算机监控系统的专业工程师对系统进行的日常检查、管理、维护、更新优化等工作。包括功能维护管理和数据库维护管理两方面内容。功能维护管理包括自动化控制系统的启动停止控制,对各种应用功能运行状态的监测,各种应用数据的显示图表的加载、生成和编辑。数据库维护是工程师对数据库中的应用参数进行增删和修改。
2变电所综合自动化控制技术特点
2.1矿井供电自动化平台为井下采区供电系统提供了各种保护、监视和控制，实现地面调度对井下采区变电所的遥测、遥控、遥信和遥调；实现时间记录的存储与打印；实现各种曲线与报表的存储检索与打印；实现保护定置的远程设置；实现电度量管理等多种功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时通过该平台实现了地面远程实时监控，取消了采区变电所内的岗位工，达到了采区变电所的无人值守，减人提效的目的。
2.2系统性能大幅度的提高，使控制系统的档次跨越了一个台阶，可靠的数据传输，快速的数据响应，强大的抗干扰能力。许多总线在通讯介质、信息检验、信息纠错、重复地址检测等方面都有严格的规定，从而确保系统快速、完全可靠的进行。
2.3系统具有强大的保护功能，并配备了自动诊断、自动报警、故障显示功能。报警显示各个开关的通讯故障、漏电闭锁、过载保护、过流保护、零序电压保护等。当故障发生时，系统经过诊断，能够进行自动报警、故障显示，我们能迅速地发现各种故障位置和状态，并进行及时准确地处理。
2.4采用数字信号通讯，有效提高系统的测量和控制精度。各种开关量、模拟量信号就近转变为数字信号，避免了信号的衰减和变形。
2.5设备开关具有IP67的防护等级，具有防水、防尘、抗振动的特性。可以直接安装于工业设备上，大量减少了现场接线箱，使系统可靠性提高。
2.6采用本质安全型总线与井下以太网相结合的通讯控制模式，更加适合直接安装于煤矿危险防爆场所，减少系统发生危险的可能性。
3主要问题的分析研究
3.1通信技术
变电所自控系统常见的有如下几种通信网络技术:(1)使用传统的RS-232/485现场总线进行数据低速传输,(2)采用局部控制网络如常见的Lonworks和CAN两种通信技术实现数据的中速传输,(3)采用Ethernet实现站内设备的分布式连接。系统结构由监控主机、交换机、现场控制模块组成,监控主机通过Ethernet传输实时数据,实现人机对话,完成监控管理等功能。
3.2ATS(备用电源自动切换装置)
为保证ATS能够正常地工作,通常需要注意以下几点:(1)ATS应能实时监测工作母线的电压状态,当工作母线故障、电源变压器故障、断路器因为某种原因跳闸时,将引起工作母线失压,这时ATS应该能够瞬间自动切换投入使用,以保证负荷的不间断供电。(2)当ATS失电时,ATS自投装置应不动作,因为如果在此状态下勉强对事故产生响应,将ATS切入网络,其不能发挥任何作用。(3)供电系统发生故障时,一定要先彻底排除系统故障,然后才可将ATS投入使用,否则很有可能将备用电源投入到故障网络中,使发生故障的网络不但不能解除故障,反而使故障程度进一步发生难以预测的恶化的后果。
3.3采用合理的组态软件，集控制技术、人机界面技术、数据库技术、网络技术于一身，实现数据采集、实时过程监控、报警和报警管理、报表查询打印、趋势分析等功能。具有通用性和开放性，可靠性高，功能强大的优点。能与企业管理信息系统（即MIS系统）共享工业现场的更多实时信息，成为全方位、全过程的信息系统。
3.4强大的监视、控制和管理能力
KJ137电网测控系统不仅能够实时地显示现场各台开关设备的运行数据，而且还把数据的变化在地面监控主界面中形象地表示出来，同时完成报警、趋势曲线、历史记录、报表打印等功能。通过此测控系统完成－175东部变电所、西翼变电所、煤一四采变电所、下组煤四采变电所，四座采区变电所高压和低压防爆开关的集中监测和控制。
结语
在当今世界科学技术和社会生产力迅速提高的今天,采用变电所自动化控制系统,能够极大地减少人员投入、提高工作效率,保证电力供应的高质、稳定、连续和可靠运行,同时极大地提高了整个电力系统的自动化控制水平。本文对变电所自动化控制运行系统进行了概括性地分析和研究,随着现代电力电子技术、网络通信技术、自动化控制技术、计算机技术、AI等技术的迅速发展,必将进一步地提高变电所自动化控制系统的自动化程度,其功能亦将会更加完善和强大,以不断满足社会快速进步对电力发展的需要。
参考文献
[1]翁利民.主编.无人值班变电所的综合自动化[M].江西电力,2000.
[2]刘介才.主编.工厂供电[M].机械工业出版社,2009.
论文作者:牛秀敏
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6