35 kV变电站自动监控系统设计.pdf

变电站自动监控系统设计张 飞胡希烔陈海涛袁 健张 璞刘 帅(沈阳工学院信息与控制学院沈阳)摘 要:通过对 变电站自动监控系统的介绍分析基于 和 组态完成了变电站自动监控系统软硬件设计实现了对 变电站的 开关柜、电压互感器、电流互感器、变压器油冷却系统的实时监控达到了预期控制效果为同类产品的设计提供了一定的参考关键词:可编程逻辑控制工控组态控制 变电站中图分类号:文献标志码:编码:././.():.:引言 变电站属于电网终端变电站输入 输出 或直接输出/(以 出线为多)用户包括工矿企业和居民用电 通过对 变电站相关设备的自动化应用进行了解发现 开关柜和电压互感器、电流互感器以及变压器冷却系统监控的自动化技术应用相对匮乏根据调查资料显示高压开关柜在变电站中扮演着举足轻重的角色起着接受和分配电能的作用并对电路实行控制、保护和监测等 开关柜产生的故障有:第一防爆、防护能力有限 当柜内短路时电弧产生的高压蒸气无法从泄压通道充分排出从而对人身安全和设备造成巨大威胁 第二绝缘性能差很容易导致电失火问题 第三设备发热情况不易监测如果温度过高问题不能被及时解决对电力系统的正常运行会造成一定的影响电压互感器、电流互感器在 变电站中的作用也尤为重要 常见的故障问题多为电压互感器饱和过电压 该故障在电压互感器上会造成一定危害引发过电流使熔丝熔断或电压互感器烧坏等后果 电压互感器二次侧和大部分测量仪表和继电保护等装置连接如果发生故障并且未及时发现就会对变电站的稳定运行带来严重后果 电流互感器亦是如此变电站变压器的油冷却系统由于油温过高和油泄露导致的油位过低或某种原因的油位过高都会导致油冷却系统异常从而对变压器的正常运行造成无法估计的后果本次设计针对 变电站的开关柜内的压力、温度、室内 气体浓度和氧气浓度、电压互感器二次侧电压、电流互感器二次侧电流、变压器油设计与研究上海大中型电机.冷却系统的油位、油温进行自动化监控 从而对 变电站的稳定运行提高保障同时也为用电用户保障了供电稳定性本文以 变电站自动监控系统为研究对象在了解变电站相关电气设备的作用及存在问题的基础上设计出一套以 为控制核心实现变电站自动监控系统并进行上位机组态仿真确保变电站自动控制装置的稳定运行 由于 具有可靠性高编程简单功能强大等优点采用这一控制方式可为同类变电站自动监控产品的设计提供参考 变电站自动监控系统硬件设计根据变电站自动监控系统实现自动化监控的功能要求变电站自动监控系统的 模拟量输入端模块将温度传感器、液位传感器、压力变送器、传感器、氧气传感器、电压变送器、电流变送器进行连接电压变送器和电压互感器二次侧输出端连接、电流变送器和电流互感器二次侧输出端连接 接触器、开关、熔断器、热继电器、报警器在相应的线路位置进行安装 对各个部分的控制通过西门子 控制器得以实现 外围接线原理图如图 所示/型号 的数字量模块为 输入 输出模拟量模块为 输入 输出 此次变电站自动监控系统设计中由于数字量输出地址偏多以及模拟量输入地址不足所以需要外接数字量输出扩展模块 和模拟量输入扩展模块 扩展模块接线原理图如图 所示图 外围接线原理图图 扩展模块接线原理图 自动监控系统启动油温传感器和油位传感器开始运行进行监测油温和油位信息 监控变压器的油温和油位流程图如图 所示 任意一个指示灯亮起时变压器的报警器都进行报警以提示工作人员变压器发生故障 每个故障分别设有指示灯其目的是方便工作人员可以快速解决发生的故障监控电压互感器、电流互感器、开关柜温度流程图如图 所示 自动监控系统启动电压变送器、电流变送器和开关柜温度传感器开始运行进行监测电压互感器二次侧电压、电流互感器二次侧电流和开关柜的温度 当电压、电流、开关柜温度的采集值不在正常范围内对应的指示灯亮起同时对应的报警器开始报警 开关柜的温度过高或过低时空调自动运行对开关柜进行智能降温升温.变电站自动监控系统设计设计与研究图 变压器油温、油位监控流程图图 电压、电流、开关柜温度监控流程图 变电站自动监控系统程序设计变电站自动监控系统设计中的 程序部分包括自动监控启动和停止程序、电压模拟量转换程序、电压检测程序、电流模拟量转换程序、电流检测程序、温度模拟量转换程序、温度检测程序、温度异常启动空调程序、压力模拟量转换程序、压力检测程序、浓度模拟量转换程序、浓度检测程序、浓度氧气浓度过高启动抽风机程序、氧气模拟量转换程序、氧气浓度检测程序、氧气浓度过低启动抽风机程序、油温模拟量转换程序、油温检测程序、油位模拟量转换程序、油位检测程序、互感器异常启动报警器程序、开关柜异常启动报警器程序、变压器异常启动报警器程序、压力过高启动保护程序.变压器监控程序当变压器油温监测按钮按下后监测的变压器油温数字量信息通过比较指令将油温实际值和油温设定值比较判断变压器油温是否过高 如果变压器油温实际值过高则变压器油温过高指示灯亮起当变压器油位监测按钮按下后将监测的变压器油位数字量信息通过值超出范围数据块将采集的变压器油位实际值与变压器油位上限设定值和变压器油位下限设定值作比较如果监测的变压器油位实际值不在值超出范围数据块所设定的值域内则值超出范围数据块导通 在通过比较指令将实际值和设置的上限、下限值比较分析出变压器油位实设计与研究上海大中型电机.际值属于过高还是过低如果变压器油位实际值过高则变压器油位过高指示灯亮起如果变压器油位实际值过低则变压器油位过低指示灯亮起.电压、电流互感器监控程序当电压监测按钮按下后将监测的电压数字量信息通过值超出范围数据块将采集的电压实际值与电压上限设定值和电压下限设定值作比较 如果监测的电压实际值不在值超出范围数据块所设定的值域内则值超出范围数据块导通 再通过比较指令将实际值和设置的上限、下限值比较分析出电压实际值属于过高还是过低当电流监测按钮按下后将监测的电流数字量信息通过值超出范围数据块将采集的电流实际值与电流上限设定值和电流下限设定值作比较 如果监测的电流实际值不在值超出范围数据块所设定的值域内则值超出范围数据块导通 再通过比较指令将实际值和设置的上限、下限值比较分析出电流实际值属于过高还是过低.开关柜监控程序当开关柜温度监测按钮按下后将监测的开关柜温度数字量信息通过值超出范围数据块将采集的开关柜温度实际值与开关柜温度上限设定值和开关柜温度下限设定值作比较 如果监测的开关柜温度实际值不在值超出范围数据块所设定的值域内则值超出范围数据块导通 再通过比较指令将实际值和设置的上限、下限值比较分析出开关柜温度实际值属于过高还是过低 如果开关柜温度实际值过高则 导通开关柜温度过高指示灯亮起如果开关柜温度实际值过低则 导通开关柜温度过低指示灯亮起 为电流过高指示灯 为电流过低指示灯 开关柜温度检测程序梯形图如图 所示当电压、电流检测程序中判断开关柜温度数据信息发生异常时开关柜温度过高指示灯、开关柜温度过低指示灯的其中任意一个导通与此同时他们的常开触点闭合使得空调启动得电导通控制空调启动的接触器常开触点关闭进行空调启动当开关柜压力监测按钮按下后将监测的开关柜压力数字量信息通过比较指令将压力实际值和压力设定值比较判断开关柜压力是否过高图 开关柜温度检测程序梯形图当开关柜的压力过高时由开关柜压力检测程序检测出来后压力过高指示灯亮起此时压力过高指示灯的常开触点闭合压力电磁阀打开将产生的压力进行释放避免造成设备损坏以及人身安全的威胁当开关柜外部的开关室 浓度监测按钮按下后将监测的开关室 浓度数字量信息通过值超出范围数据块将采集的开关室 浓度实际值与开关室 浓度上限值设定值和开关室 浓度下限值设定值作比较如果监测的开关室 浓度实际值不在值超出范围数据块所设定的值域内则值超出范围数据块导通 再通过比较指令将实际值和设置的上限、下限值比较分析出开关室 浓度实际值属于过高还是过低 变电站在线自动监控系统变电站在线自动监控系统的启动按钮按下时系统指示灯亮起线路导通表明变电站在线自动监控系统开始运行 按下对应的检测变量的开关与其对应的传感器开始工作 当检测的变量的参数值出现异常对应的指示灯亮起与此同时对应的报警器进行报警报警器通过红蓝颜色交替显示的效果将报警器的报警效果进行显示 变电站在线自动监控系统监控界面运行图如图 所示当变电站在线自动监控系统中监控的变量发生异常时通过报警数据显示可以查看数据异常的信息以便于工作人员收集监控变量的故障信息 通过变电站信息实时曲线可以了解变量的变化趋势以分析出变量是否有异常趋势的发生 变电站在线(下转第 页).变电站自动监控系统设计设计与研究接触面分离从而导致推力头套歪推力头按上述工艺流程进行多台/次装配后检查结果都合格并且各台主泵电机翻新后空载试验鉴定均一次合格 验证了前文所述的推力头装配工艺参数计算选取正确装配工艺流程准备恰当可以指导检修车间操作人员进行推力头装配工作 结论近些年核电作为绿色清洁能源得到了国家的大力发展 按国家十四五规划在未来一段时间中国核电发展将是重要机遇期发展的空间和潜力是非常巨大的 目前中国广核集团旗下多个核电基地已引进了多个主泵厂家的多种型号主泵例如华龙一号主泵、主泵 虽然主泵生产厂家及主泵型号不同但各型号主泵电机都为大型立式电机均配置有推力头通过对 型主泵电机推力头装配工艺参数计算、装配工艺流程准备及验证积累了丰富的主泵电机推力头装配工程经验为后续进行其他型号主泵电机检修做好了技术储备 本文总结的主泵电机推力头热套工艺参数(加热膨胀量、加热温度加热功率)计算方法、经过验证的热套工艺流程包括热套前需检查实际加热膨胀量是否满足要求及热套后需用工装压紧推力头防止推力头冷却时与轴肩接触面分离均可供行业人员进行其它立式电机推力头热套作业时参考参考文献 付勇白川陈淼等.核电厂主泵电机轴承组件结构及维修探讨.产业与科技论坛():.田磊磊吕省三.关于推力头轴孔配合标准的讨论.上海大中型电机():.李向阳谭信.仙游抽水蓄能机组热套推力头工艺介绍/抽水蓄能电站工程建设文集.孙成玲李涛林永忱.抽水蓄能机组热拔推力头工艺探讨/抽水蓄能电站工程建设文集.(上接第 页)自动监控系统报警界面运行图如图 所示图 变电站在线自动监控系统监控界面运行图图 变电站在线自动监控系统报警界面运行图 结论本设计选用 结合 组态软件来实现变电站自动监控系统软硬件设计、在线实时监控实现了对 变电站内 开关柜、电压互感器、电流互感器、变压器油冷却系统油温及油位的实时监控 完成了 自动监控系统的功能设计、控制程序编写、系统运行、在线调试、监控界面设计与运行等功能达到了预期控制效果为同类产品的设计提供了一定的参考参考文献 游开强.变电站智能化问题及优化方案探究.现代工业经济和信息化():.闫宇翔.变电站自动化控制系统设计与实现.矿业装备():.李仙琪何湘宁张俊伟等.变电站监控系统研究与开发.南方农机():.杨云舟.技术在自动化控制中的应用分析.集成电路应用():.张会.技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析.中国设备工程():.张杰陈立华季苏国等.基于 组态软件的电站远程监控系统设计.移动电源与车辆():.通讯作者:张飞女沈阳工学院信息与控制学院副教授研究方向为永磁电机设计及电气控制工艺与装备上海大中型电机.