安科瑞高压试验监控系统在天威保变（秦皇岛）变压器有限公司的应用

　安科瑞 王长幸

　摘要

　　  介绍安科瑞高压试验监控系统，对天威保变(秦皇岛)变压器有限公司±1100kV特高压变压器基地建设项目高压试验进行监控，系统有PLC和后台软件组成的自动控制回路和操作台按钮等组成的手动控制回路两套试验线路，可充分保证在某一点故障时，不影响正常的操作和试验工作的进行。

　　0 概述

　　  天威保变(秦皇岛)变压器有限公司成立于2006年4月6日， 由保定天威保变电气股份有限公司、河北省建设投资公司共同组建，总投资3.45亿元，占地160000平方米，坐落在美丽的海滨城市秦皇岛市经济技术开发区东区(山海关)。

　　  安科瑞电气股份有限公司于2016年10月承接天威保变(秦皇岛)变压器有限公司投资建设的“±1100kV特高压变压器基地建设项目”中的高压实验自动监控系统。

　　1 客户需求

　　  试验系统必须完成的变压器产品试验项目，具体内容如下：

　　1.1 空载电流和空载损耗测量

　　1.2 空载电流谐波测量

　　1.3外施感应耐压试验

　　1.4短路阻抗和负载损耗测量

　　1.5三相变压器零序阻抗测量

　　1.6温升试验

　　具体要求

　　  依据被试变压器测试电压，调整中间变压器电压分接，显示分接开关分接位置，确定并调整电压互感器电压档位，显示电压互感器档位及变比，依据被试电流大小确定并调整电流互感器档位，显示电流互感器档位及变比;并保证互感器二次不开路;确认隔离刀的位置并判断是否正确。依据试验电压、电流确定过电压、过电流的值，并进行保护。(一般电压不超过105%，电流不超过120%)。

　　  控制试验输出母线的隔离刀分、合位置是否正确。对分、合位置不正开关进行提示，并且直到错误纠正后才进行下一步操作。

　　  系统应具有试验速度快、试验数据精度高、自动记录各项性能数据并实时显示试品各项试验结果等性能。同时可以对实验数据进行存储和打印。

　　2 站控管理层

　　  本套监控系统主要实现对本项目的各配电回路进行监控。监测对象主要为配电柜中BXD325微机保护装置、温湿度WHD96-22/C、CE100仪表、40-1号PLC柜以及发电机组控制PLC柜。

　　  系统网络结构图

　　  本配电系统采用分层分布式结构，即站控管理层，网络通讯层与现场设备层;如下图2-1所示：

　　图 2-1

　　2.1 站控管理层

　　  站控管理层一般设于中心变电站值班室或其他地方。包含监控计算机，网络交换机，打印机，UPS，配置软件，监控软件。主要功能是接受网络层上传的数据，并正确分析显示给客户，让用户时间知道现场设备的运行状态。

　　2.1.1 监控主机

　　  40-1号PLC柜子220V交流电输入到PLC柜内UPS，UPS输出到监控主机。由于UPS有可以储存电能，即使由于外部故障导致突然断电，监控主机也不会因此断电。下图2-2是40-2号操作台里面的DELL监控主机。

　　图 2-2

　　2.2 网络通讯层

　　  网络通讯层包含数据采集器，网络交换机等设备组成。主要功能是从设备层采集数据，然后将数据上传至监控主机服务器。

　　2.2.1 仪表的通讯接线

　　  10KV高压开关柜上面的BXD325微机保护装置、温湿度WHD96-22/C、CE100等设备以及操作台上的6块安科瑞仪表通讯线一端在40-2号操作台X3、X4端子排上的，如图2-3。另一端连接到电脑操作台里的MOXA串口服务器上。

　　图 2-3

　　2.2.2 PLC的通讯接线

　　  PLC通过PROFIBUS网络电缆连接，两端都接入DP接头。一端DP接头插入到40-1号PLC 端上，如图2-4。另一端接在电脑后端的DP接头。

　　图2-4

　　2.3 现场设备层

　　  现场设备主要为配电柜中BXD325微机保护装置、温湿度WHD96-22/C、CE100仪表、40-1号PLC柜以及发电机组控制PLC柜。设备上的数据通过网络通讯层传输到监控主机上进行显示。

　　2.3.1 PLC柜

　　  图2-5中第1部分为西门子PLC，从左向右分别为电源PS 307，CPU315-2DP，3个数字量输入模块 、1个数字输出模块、1个模拟量输入模块、1个CP341通讯模块。电源PS 307给CPU，数字输入输出模块提供电。3个数字量输入模块采集3组隔离刀信号、630KV调压器信号，中间变压器状态信号等设备状态。通过1个数字输出模块可以对3对隔离刀组、630KV调压器、4对发电机组进行远程遥控。

　　图 2-5

　　  图2-5中第2部分是断路器。QF1断路器控制着整个PLC机柜的用电;QF2断路器控制着PLC电源模块;QF3断路器控制着机柜的照明风扇等。

　　  图2-5中第3部分是中间继电器，用于电路中传递中间信号。

　　3 系统功能概述

　　  本系统主要实现以下功能：

　　1)系统一次图显示可实时观察开关柜断路器，隔离开关的分合闸状态以及中间变压器等设备的状态;

　　2)系统实现了对5MVA发电机、7.5MVA发电机、15MVA发电机、30MVA发电机等四台机组的加磁、灭磁、励磁电流的粗增、粗减、细增、细减的调压功能;

　　3)系统实现了远程控制39-1号高压柜、34-1号高压柜断路器分合闸的功能;

　　4)系统实现了对630KV调压器升压、降压控制功能;

　　5)系统实现了对35-1-3、35-4-6、36-1-3 三组隔离刀组的远程分合闸功能;

　　6)系统实现了用户设定时间参数查询电压、电流 、功率、温度、湿度等参数;

　　7)运行事件报警、记录及查询打印功能;

　　8)设备运行状态的实时动态显示;

　　9)设备通讯异常实时采集显示;

　　10)用户权限管理;

　　配电监控功能

　　  可查看个配电回路的分布和连接情况以及主要的电参量。主要数据包括：电流，电压，功率、功率因数、温湿度以及开关状态。

　　图 3-1

　　  系统图的各个回路开关状态在分闸时会显示绿色，合闸后会显示红色，以此区分。在图3-1界面中主要实现了以下功能：

　　1、39-1、34-1开关柜的断路器远程遥控功能。

　　图 3-2

　　2、35-1~3、35-4~6、36-1~3 三组隔离刀的远程遥控功能。

　　图 3-3

　　3、630kV调压器的远程升降调压功能。

　　图 3-4

　　用户在升压之前需确保34-1号开关柜断路器已经合闸，否则系统将弹出如图3-5的提示界面无法升压。

　　图 3-5

　　4、对5MVA发电机、7.5MVA发电机、15MVA发电机、30MVA发电机等四台机组的加磁、灭磁、励磁电流的粗增、粗减、细增、细减的调压功能;如图3-6：

　　图 3-6

　　5、用户可以对中间变压器状态实现监测功能。如图3-7所示：

　　图 3-7

　　6、在图3-1中，用户可以对警铃、警灯进行遥控，点击相应按钮警铃响、警灯闪烁，再点击警铃灭、警灯不闪烁。

　　7、屏蔽门监测功能，如果有屏蔽门开启，图3-1中屏蔽门将会一直闪烁。

　　数据查询

　　  点击菜单栏上的“数据查询”，即弹出图3-8所示表格：

　　图 3-8

　　  设置时间控件的时间，点击查询按钮即可查询历史某时刻的各个回路的参量报表。主要数据包括：电压、电流、有功功率、无功功率、、功率因数、频率、温湿度等参数。该报表可以以电子表格的方式导出和具备打印功能。

　　报警查询

　　  点击菜单栏上的“报警查询”，即弹出图3-9所示报警界面：

　　图 3-9

　　  通过该功能用户可以查询到各种开关状态变化情况。可以查询到时间，对应的点位、动作情况等信息。报警设置功能可以以电子表格的方式具备打印功能。

　　通讯状态

　　  点击菜单栏的“通讯状态”，见图3-10：

　　图 3-10

　　  进入通讯状态后，能够看到整个系统采用已变压器为干线的分布式网络结构，具有系统网络诊断功能。能实时监控系统网络通讯状态，出现网络故障时，系统自动显示故障线路及具体单元。

　　用户权限管理

　　图 3-11

　　  用户管理界面为用户提供了3项与用户身份和管理有关的功能。“用户登录”可以实现登录用户身份的切换;已登录用户可以通过“用户注销”删除登录用户的身份;“管理员”可以通过“用户配置” ，修改所有用户的登录密码;”管理员“可以使用“添加删除”增添用户身份，也可以删除已有的用户身份。

　　4 结束语

　　  采用PLC编程控制系统对整套试验站的控制部分进行集中控制，通过复杂的联锁及互锁电路设计，防止人为误操作事件的发生;所采用PLC编程控制器由德国西门子生产;配合高精度进口功率分析仪等测量仪器，可对各项数据进行测量、采集、显示、储存;PLC控制柜与监控系统采用光纤通讯;试验站通过高压隔离切换可以完成试验电源的选用，同时可以将试验电源控制权交由试验台控制;由于两试验室共用两套试验电源。接线较为复杂，为了保证设备和人身安全，各试验台设置了电气互锁。同时在试验室内设置模拟运行盘，以显示试验系统的连接状态，便于试验人员掌握设备总体运行情况。

　　  高压试验系统自投入运行后，大大提高了试验数据的准确性和数据保存时间，为实现出厂变压器的可追溯性提供了基础数据和依据。

　　参考文献：

　　[1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社

　　[2]《电力监控系统在供配电设计中的应用》，高士宏，科技风