拓普智能變電站自動化系統解決方案
smartgrid
珠海拓普智能電氣股份有限公司
一、概述
近年來，在新建的110KV及以下變電站中，通常實現無人值守或集控，220KV及以上變電站實現綜合自動化；老的變電站也大多進行了改造。上述技術升級和改造主要是針對變電站電氣二次部分進行的，當變電站一次設備出現故障或異常時會直接影響電能的傳輸、變換與分配等問題。目前，對電氣設備的故障診斷主要依靠計劃檢修和平時巡檢，如果設備突然出現異常或存在潛伏性故障，事實上大多情況我們都不能及時處理，使電力系統供電可靠性降低。利用“在線監測技術” 能夠及時發現設備隱患，為迅速排除故障，節省檢修時間，提高電力系統安全、穩定運行。
隨著在線檢測技術的發展和變電站綜合自動化系統的發展，兩者越來越多的體現出了融合的特性。
二、系統組成
（一）變電站綜合自動化系統
TOP9000綜合自動化系統是珠海拓普公司根據變電站綜合自動化的發展實際需要，針對目前綜合自動化產品在變電站應用中存在的不足，遵照電力行業標準，采用國際先進的數據通信技術和信息處理技術，推出的新一代產品。該產品是一種全新概念的分散、分層、分布式的綜合自動化系統，按系統結構可劃分為間隔層、前置層和站控層。
1、站控層：TOP9000變電站綜合自動化系統，以WINDOWS及SQL Server數據庫為基礎，具備數據采集、數據轉發、畫面編輯、應用管理、定值管理、趨勢查詢、歷史記錄查詢、歷史事件查詢、報表管理、故障錄波等功能的監控軟件。
2、前置層：TOP32系列通信服務器，以嵌入式實時多任務Linux操作系統為基礎，全面采用網絡IP技術，廣泛支持多種通訊協議，是一種高可靠、高性能的通訊處理和協議轉換設備。
3、間隔層：TOP系列保護測控裝置，采用高性能控制器實現被保護對象的保護、測量、控制、聯網通
信遠動和故障錄波功能。
（二）五防系統
通過模擬回路預演，可檢驗、打印和傳輸操作票，運行人員可按照倒閘操作票的順序，模擬預演后對設備進行操作，避免正常情況下由于操作順序不當而引起各種電氣設備誤操作，實現部頒五防要求：防止誤分、合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關；防止帶電掛（合）接地線（接地開關）；防止帶接地線（接地開關）合斷路器（隔離開關）；防止誤入帶電間隔。
系統具有在線自動對位；唯一操作權；發送和存儲操作票；五防閉鎖操作功能；檢修功能；仿真模擬預演；具有匯報對位功能；多任務操作功能；顯示安全日計數、顯示安全操作次數、應顯示主變分接頭位置、斷路器、隔離開關遠方與就地應設置閉鎖裝置，且功能與電編碼鎖操作完全兼容等特殊功能。
（三）直流系統
三相交流380V經交流配電單元，輸入高頻開關充電模塊，監控模塊控制充電機輸出直流電壓及電流，按充電曲線完成對蓄電池均充、浮充的全過程。控制回路負載正常由充電機經供電，充電機退出或交流停電時，蓄電池組作為供電電源；當有合閘操作時，蓄電池為操作回路提供合閘大電流。當直流系統出現故障（如過欠壓、接地等），監控模塊自動完成檢測及保護功能，并提供信號輸出接口。
（四）電氣設備狀態監測
電氣主設備在線監測系統是在電氣設備處于正常運行狀況下，連續采集反映電力設備實際運行狀態的信息參量，根據其數值大小及變化趨勢，對設備的現狀進行實時診斷，對剩余壽命做出預測，并根據診斷結果提出檢修方案，為狀態檢修提供依據。由后臺專家分析系統和智能在線監測裝置組成，采用分層分布式結構。后臺專家分析系統：采用了先進的診斷模型并構造了相應的診斷算法，建立了完善的數據倉庫，綜合運用智能技術提取征兆，具備強大的數據分析功能，能夠根據監測數據自動篩選出參數異常的電氣設備，自動生成包括參數變化趨勢圖在內的相關監測信息，顯著提高了設備維護的科學化和智能化水平。智能在線監測裝置包括變壓器、斷路器、避雷器、容性設備、絕緣子、電纜、環境等在線監測單元，各監測單元在功能上相互獨立，直接在被檢測設備附近就地安裝，通過高速網絡與后臺專家分析系統進行數據通訊。主要包括以下幾個部分：
1、電氣接點在線測溫
數字式溫度在線監測系統由一個或多個數字溫度檢測器及當地主機成，結合遠程主機可組成電氣接點的溫度在線監控系統，其中數字溫度檢測器與地主機采用無線方式傳輸數據，當地主機與遠程主機采用RS485/CAN2.0B/以太網進行組網通訊。能完成n+1點（電氣設備度+環境溫度）的溫度、溫升測量，并依據整定的溫度、溫升值及時發出預警和警信號。同時具備溫升故障分析及追憶功能。 數字式溫度在線監測系統具有抗干擾強、實時性高、隔離好等優點。備最優的性能價格比，結構簡單、實用、功能強，運行安全可靠。同時數字溫檢測器體積小，便于安裝，并且對電氣設備性能指標毫無影響。
2、電纜負荷與火警監測
在變電站的電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關設備、變壓器、電阻排等電力設備在長期的高壓中發熱而老化引起火災。對于高壓電纜測溫系統，最大的循環電流負載的確定是以確保電纜的絕緣層溫度不超過它的安全工作界限為根據。但是無法預料的不利熱狀況，像地熱活動、同一地面下其它服務設施的安裝、季節變化、建筑工作等可能導致安全負載低于理論的設計值。采用分布式光纖測溫系統(DTS)對安裝電纜和它的環境進行實時溫度監控，結合歷史數據，是排除不確定因素并達到最適宜的、安全的負載的關鍵。
3、絕緣子智能監測
通過監測廠內的絕緣子由于絕緣損壞或老化等引起的泄漏電流，同時與污穢監測單元監測的站內溫度、濕度等參數進行對比，能夠有助于對現場運行的高壓設備的絕緣情況作出綜合判斷。
4、避雷器智能監測
通過在線的監測避雷器的容性電流來在線監測避雷器的絕緣特性。能夠為避雷器的絕緣情況作出綜合判斷。
5、變壓器智能監測
主要包括變壓器油色譜、套管、鐵芯/夾件、局放等智能組件。油色譜監測單元可以在線分析絕緣油的七種組份及微水；套管監測單元可在線監測變壓器套管的絕緣情況；鐵芯/夾件監測單元可以在線監測變壓器內部的絕緣狀況；局放監測單元可以及時發現變壓器內部的局放絕緣缺陷。
6、斷路器/GIS智能監測
監測斷路器的分合閘線圈電流波形、監測儲能電機的儲能次數、單次儲能時間、開斷電流的大小等參數來推斷斷路器的電壽命；監測GIS內的氣體濕度、實時壓力、相對濕度、密度、溫度等參數；通過對GIS內涉筆進行局放在線監測，提供準確的故障點定位。
7、容性設備智能監測
監測電容式電流互感器（CT）、電容式電壓互感器（CVT）、電容式套管和耦合電容器（OY）等容性設備等絕緣特性參數，有助于對現場運行的上述容性設備的絕緣情況作出綜合判斷。
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