棠垭变电站自动化改造方案

棠垭变电站自动化改造方案

田波

(黄柏河流域管理局，湖北 宜昌 443100)

1概述

棠垭变电站是黄柏河流域梯级开发的1座35 kV综合开关站，由湖北省宜昌市黄柏河流域管理局运行管理，在黄柏河流域电力系统中是非常重要的环节。变电站涉及35 kV输电线路3条，流域上的天福庙一级站、二级站和尚家河电站10台机组(装机容量9 400 kW)通过该站传输到距变电站6 km的西北口电站上网。

2改造方案分析

目前棠垭变电站为箱式变电站，有3套线路保护、1套PT保护、1套直流系统。改造需要对变电站内开关在西北口电站实现集中管理、远程控制，并监视各个开关的状态、电量的运行参数及电度读数。

常规方案是在变电站内增加1面LCU柜、1台现地计算机、交采装置和通信装置来实现西北口电站与棠垭变电站的通信，达到“遥信”、“遥测”、“遥控”的目的。

根据现场情况，已无安装LCU柜的地方，且此方案中间节点多，故障点和维护量增加，同时也增加了改造工作量。综合现场通信数据量少的特点，对以上方案进行优化，取消LCU柜的设计，直接在屏柜内加装1台串口管理装置，西北口电站通信机直接与棠垭变电站保护装置、电度表和直流管理装置采用Modbus通信规约通信，来实现“遥信”、“遥测”、“遥控”功能。其优点是解决了安装点狭小的限制，减少了中间设备节点，降低了故障率和维护量，提高了信息传送速率，同时也降低了投入成本。

3改造方案实施

棠垭变电站内部分为直流柜、站用柜、天棠线进线柜、尚棠线进线柜、棠西线进线柜、母线PT柜和1台工业摄像头接入西北口电站视频管理系统(见图1)。改造方案是通过安装在站用柜内的MOXA8串口通讯装置，把3套线路保护装置、3块电度表、1套PT保护装置、1套直流系统的通讯端口汇集接入西北口电站通信机。

图1棠垭变电站系统结构示意

西北口电站通讯机采用Linux操作系统作为软件平台，充分利用了X86 CPU的任务切换机制，实现了真正的多任务、多用户环境等优点。Linux操作系统功能开放、稳定可靠，与变电站侧设备均采用Modbus通信规约。

Modbus是一个单主机对多个从机规约，即主机能初始化传输或查询，从机根据主设备查询提供的数据作出相应反应。主机可单独和从机通信，也能以广播方式和所有从机通信。如果单独通信，从机返回1个消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。

根据Modbus规约的特点以变电站各个装置为从机，西北口电站方为主机。为方便灵活配置采集周期，变电站保护装置和电度表配置地址。西北口电站通过串口按地址采用问答方式每隔一定周期向变电站装置发送报文，变电站侧装置把实际数值进行计算转换成工程值后给予报文回应，西北口电站通讯机将报文工程值解析成实际数据后显示。

标准的Modbus口是使用RS—232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。传输的保护装置数据帧格式由1个起始位、8个数据位和1个停止位组成(见表1)。用Modbus通信规约优点在于用读寄存器和写寄存器命令就可以实现监视、编程和控制功能，能够准确实时地反映出开关量的状态及模拟量的更新。

表1　保护装置的遥控跳闸实例(要求9号受控装置操作跳闸继电器)

4改造后的效果

棠垭变电站改造根据实际情况重新设计的改造方案，达到了预想目标，实现了远程监控。通过调试试验后能够满足在西北口电站对变电站实现“遥信”“遥测”“遥控”的要求。MOXA8串口通讯装置实时将保护装置、电度表、直流系统中的遥测、遥信信号及遥控对象上传到西北口电站通信机上，在通信机上完成电气量监视、电度量统计查询和开关控制。本次改造方案的优点表现在：

(1)根据现场情况重新设计使整体布局紧凑，同时也减少了投资。

(2)开关控制由计算机完成，减轻了劳动强度，避免误操作。

(3)计算机对设备的监视提高了运行可靠性，维护方便，减轻和替代了值班人员的大量劳动，延长了供电时间，减少了供电故障。

(4)减少人为干预，人为事故机率减少。

棠垭变电站改造投运后能够保证变电站设备的安全运行并提高了管理水平，同时为逐步推进“无人值班(少人值守)”，实现“数字流域”奠定了坚实基础。

5结语

计算机监控系统是电站、变电站和流域内集控中的运行管理中枢。监控系统和通讯设计方案的选择要坚持实用、可靠、先进的原则。在能够充分满足其可靠性和实用性的条件下，合理应用资金。既要充分考虑自身的技术特征，又要结合现场的实际状况，选择适合自身要求的方案，实现改造的目的。

参考文献：

[1]王璐. 变电所综合自动化[J].煤炭技术,2009，28(3)： 31_32.

[2]李俊刚，张爱民，宋小会，等. 并行冗余协议在智能变电站网络的应用[J].南方电网技术,2013，7(4)： 92_96.

[3]GB/T 19582.3—2008，基于Modbus协议的工业自动化网络规范[S].

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责任编辑吴昊

作者简介：田波(1981-)，男，工程师，主要从事水电站运行管理工作。

收稿日期：2015-09-08