箱式變電站自動化裝置方案研究

箱式變電站自動化裝置方案研究

箱式變、箱式變、指組合變量系統(tǒng)。其為一種能夠在負(fù)荷深處進行配置的成套設(shè)備，擁有配電及受電功能。箱變?yōu)橐粋€或者多個方塊構(gòu)成，能夠組成配電成套設(shè)備。通過箱式變電站，能夠替代傳統(tǒng)的小型變電站，促進了變電站系統(tǒng)進步與升級。箱變的出現(xiàn)及發(fā)展，適應(yīng)了人們對環(huán)境的要求，與目前的城市建設(shè)發(fā)展一同進步的。基于此，本文提出了一種根據(jù)箱變的自動化裝置方案，此系統(tǒng)能夠完成針對箱變遠程控制，有力地補充了整個箱變系統(tǒng)。1．箱變的簡單的變配電裝置自動化水準(zhǔn)高低的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)，就是箱變自動化程度。在實際的工程實施過程時，箱變簡單來說，就相當(dāng)于一個無需人工值守的小型變電站。因此，自箱變系統(tǒng)研發(fā)、管理、生產(chǎn)、運輸直到安裝調(diào)試等，均要求其擁有“四遙”的能力，它的主要目的，就是要確保電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)有效地控制指揮箱變，從而最終滿足變電站可靠性及安全性的需求。1.1線路參數(shù)估計“四遙”的概念，指的是：遙信，遙測，遙控，以及遙調(diào)。1）遙信：指的是請求采用被動聯(lián)系方式，簡單來說即為眾多的小型開關(guān)組合，它們?yōu)閷υ摫姸噙h程設(shè)備狀態(tài)的參數(shù)量反映，或者是分離狀態(tài)，或者是關(guān)閉狀態(tài)。2）遙測：主要有主要遙測、一般遙測、次要遙測以及累加遙測四種方式。對于遙測的功能，通?？梢杂糜谙率鰩追N時刻：線路有效功率采集；變壓器閑置及工作時刻；箱變系統(tǒng)壓力、溫度、流速（流量）采集；母線電壓線電流采集；循環(huán)頻率采集以及其它的模擬信號采集。3）遙控：指的是一種中心控制站與被動的聯(lián)系方式，通常系統(tǒng)對其精度要求是動作控制率大于99.9%。4）遙調(diào)：選擇被動的聯(lián)系方式，其準(zhǔn)確性要大于99.99%。1.2變壓器微保護及調(diào)整設(shè)備控制功能主要有：開關(guān)開始，開關(guān)結(jié)束，控制開關(guān)操作（變壓器細微保護、調(diào)整、檢查以及集合范圍設(shè)置，切、投電容器組合），輔助接口數(shù)據(jù)輸出及輸入。鎖操作功能主要有：控制出口的閉合、跳功能，鎖屏功能，以及并發(fā)操作閉鎖功能。1.3功率“無功”說為了建立感應(yīng)磁通量及交變磁場所需電功率，稱之無功功率。因此，該處的“無功”概念，其實非“無用”的功率，指的是該功率不會轉(zhuǎn)變成熱能、機械能而已。所以，除一定需要的有功電源之外，在供電系統(tǒng)中無功電源必不可少，這兩者一個都不可少。1.4交流-直流變換時，鐵芯的設(shè)備就同一接在系統(tǒng)中，動力系統(tǒng)通常以非線性方式裝載，比如各種換流設(shè)備，涵蓋逆變器、整流器以及擁有鐵芯的設(shè)備等。換流設(shè)備通常由開關(guān)元件構(gòu)成，如果它們實施直流-交流變換，或者交流-直流變換時，在交流側(cè)的電流和電壓發(fā)生了畸變，不再是理想的正弦波形了。但對于鐵芯的設(shè)備，由于其常常處在一種線性狀態(tài)，電流和電壓波形就不會產(chǎn)生畸變。然而，如果變壓器鐵芯是處在飽和區(qū)域工作時，其就轉(zhuǎn)變成非線性元件，發(fā)生電流和電壓波形的畸變。所以，在電力系統(tǒng)中，會發(fā)生非線性負(fù)荷現(xiàn)象，常常致使電流和電壓的波形畸變。2箱式自動變電站設(shè)計2.1全球設(shè)計的概念箱式變電站自動化模塊裝置主要設(shè)計體系，主要包含有：測量功能模塊、主控功能模塊、顯示功能模塊、開關(guān)控制模塊以及通信模塊等。2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器的合理范圍的實現(xiàn)設(shè)計時，從電流互感器、電壓互感器二次側(cè)能夠獲得通常為5A的電流及100V的電壓，該互感器的輸入范圍、二次數(shù)值不適用本系統(tǒng)中單片機電路，所以要對其進行變換及降低。在計算機系統(tǒng)中，因為A/D變換中模擬量輸入端僅可以接受正確范圍內(nèi)幅值電壓，因此，需要依據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行合理范圍的輸入，把輸入信號轉(zhuǎn)換成士10V或士5V內(nèi)的電壓信號。通常實際使用時，使用中間互感器進行上述功能的實現(xiàn)。開光設(shè)備和智能電器運行時被測參量，不管為數(shù)字量還是模擬量，經(jīng)過輸入通道轉(zhuǎn)到中央控制模塊之前，均需實施一次隔離。之所以這樣做，主要有兩點考慮：一是將中央控制模塊和模擬通道供電的電源進行隔離，讓中央控制模塊的電源地線“全浮空”，以有效提高中央處理器的抗干擾能力；二是進行輸入數(shù)字量之前，將從一次元件接點取得的監(jiān)控單元電路和信號進行隔開，確保監(jiān)控單元的安全性。上述的隔離設(shè)置，通常發(fā)生在監(jiān)控單元的內(nèi)部，電路簡單，隔離器件體積小，使用的措施便是使用集成隔離運算放大器或光電隔離。2.3mcs-97系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中，使用了16位的80C196KC芯片，該芯片為Intel公司MCS-96單片機系列中常用的芯片，采用80C196KC的單片集成電路，可以獲得強大的操作編程能力及豐富的硬件資源，便于電路結(jié)構(gòu)的簡化，能夠?qū)^復(fù)雜控制程序進行編譯，從而縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。2.4關(guān)量信息輸入系統(tǒng)濾波電路、光電隔離電路以及消顫除噪電路，共同構(gòu)成了開關(guān)量信息輸入系統(tǒng)。隔離開關(guān)及斷路器等位置狀態(tài)信息，均是取自創(chuàng)門的輔助觸點，基于避免由于輔助觸點不良導(dǎo)致的錯誤考慮，在該觸點回路中施加的電壓通常比一般的要高。2.5電源系統(tǒng)電路該模塊的設(shè)計主要選用了性能較優(yōu)的RS-485接口芯片，以完成PC機和單片機之間遠程實時通訊，實現(xiàn)管理PC機單片機陣列的目的。RS-485接口芯片，其采用了單一的電源VCC，在3.0-5.5V的電壓范圍內(nèi)，都可以進行正常工作，能夠?qū)崿F(xiàn)RS485和TTL之間的轉(zhuǎn)換。RS-485芯片對于一般的RS-485收發(fā)器來說，其有一個顯著的優(yōu)點，即片內(nèi)A、B引腳接有抗高能量瞬變干擾保護裝置，能夠經(jīng)受住峰值400W的高能量瞬變。因為造成高能量瞬變的因素有靜電放電、雷電、電源系統(tǒng)開關(guān)干擾等，所以其可以有效提高預(yù)防因雷電導(dǎo)致器件損壞的可靠性。針對一些惡劣環(huán)境場合，直接和傳輸線進行相接，省去任何附加的保護元件。3系統(tǒng)功能模塊本文對一種適用于箱式變電站系統(tǒng)的自動化控制裝置進行了介紹，該裝置能夠完成在電網(wǎng)可靠安全運行時的在線實時管理與監(jiān)測。本文設(shè)計的系統(tǒng)主要有測量模塊、主控模塊、顯示模