配電終端智能控制面板的研究與應(yīng)用

王先偉

（廈門電力工程集團(tuán)有限公司遠(yuǎn)程通信分公司，福建 廈門 361000）

我國配電網(wǎng)建設(shè)存在不平衡，特別是中小型城市其配電自動(dòng)化水平相對(duì)落后，在停送電環(huán)節(jié)操作人員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行就地操作。雖然一些大型城市配電自動(dòng)化程度已達(dá)到較高水平，在開閉所、配電站的進(jìn)出線及母聯(lián)分段處多安裝有微機(jī)保護(hù)裝置（微機(jī)保護(hù)裝置可通過接入的電流互感器、電壓互感器等測(cè)量元件的信號(hào)對(duì)回路的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制以及保護(hù)），然而在設(shè)備停送電時(shí)，主站無法進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控，操作人員仍須在高壓開關(guān)柜前進(jìn)行就地操作。就地操作高壓開關(guān)往往存在一定的安全隱患。國家能源局在關(guān)于防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求中提出要在電力設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)維、改造等階段落實(shí)到位，防范電力事故的發(fā)生。當(dāng)就地操作時(shí)如果能使現(xiàn)場(chǎng)操作人員與設(shè)備保持一定距離，則可大大降低安全事故的發(fā)生[1]。

1 概述

多數(shù)高壓開關(guān)柜的分/合閘操作可通過主站進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)場(chǎng)帶電情況下仍經(jīng)常要對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行就地分/合閘操作，特別是當(dāng)前國網(wǎng)推行的分散式站所終端由若干個(gè)間隔單元和1 個(gè)公共單元組成，間隔單元和公共單元通過總線連接，相互配合。在調(diào)試、送電及運(yùn)維過程中仍須就地操作帶電高壓開關(guān)柜。而間隔單元是安裝在開關(guān)柜面板上的，就地操作仍存在一定的安全隱患。研究設(shè)計(jì)一款配電終端智能控制面板，使操作人員與操作設(shè)備保持一定距離，能夠有效降低保障操作人員安全。以下是配電終端智能控制面板在配電自動(dòng)化網(wǎng)路中的應(yīng)用流程圖，如圖1 所示。

圖1 配電終端智能控制面板應(yīng)用流程圖

2 配電終端智能控制面板產(chǎn)品遙控原理

配電終端智能控制面板提供了一種可視化、直觀的通用型操作界面，該裝置可作為各種配電自動(dòng)化終端產(chǎn)品的控制面板。該面板可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求配置多路開關(guān)操作，可安裝于環(huán)網(wǎng)柜、配電室、開閉所的通信柜內(nèi)或分散式DTU 通信屏機(jī)柜內(nèi)，采用IEC 60870-5-104 規(guī)約與通信管理器通信，直觀地顯示當(dāng)前開關(guān)位置、接地狀態(tài)。并可模擬主站向終端設(shè)備發(fā)送遙控命令，對(duì)開關(guān)進(jìn)行分合閘操作。

相對(duì)于傳統(tǒng)配電終端設(shè)備面板的復(fù)雜布線（如傳統(tǒng)的保護(hù)屏），智能控制面板體積小，安裝過程簡(jiǎn)單快速，接線簡(jiǎn)單，只須連接1 根電源線與1 根通信線即可完成安裝，具有較好的通用性與實(shí)用性。對(duì)于其他沒有操作面板的自動(dòng)化終端設(shè)備和應(yīng)用于配電自動(dòng)化與環(huán)網(wǎng)開關(guān)站一體化設(shè)計(jì)的終端產(chǎn)品，通過使用該智能控制面板，可快速實(shí)現(xiàn)面板整合，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

智能控制面板通過RJ45 接口，使用IEC 60870-5-104 規(guī)約與配電自動(dòng)化終端通信，可不間斷獲取開關(guān)位置狀態(tài)，當(dāng)有以下幾種情況時(shí)能夠進(jìn)行智能判斷，如表1 所示。

表1 開關(guān)狀態(tài)表

通過配電終端智能控制面板進(jìn)行遙控后，面板會(huì)讀取“斷開”和“閉合”開關(guān)位置輸入，以便更新相應(yīng)的位置；在同一時(shí)間，“斷開”和“閉合”信號(hào)不能同時(shí)出現(xiàn)，系統(tǒng)會(huì)定期檢測(cè)開關(guān)的這2 種互補(bǔ)狀態(tài)，如果數(shù)值不互補(bǔ)，系統(tǒng)會(huì)過濾，并在一段延時(shí)內(nèi)保留原來的狀態(tài)。如果在經(jīng)過了延時(shí)后仍然不互補(bǔ)，在與該位置相關(guān)的狀態(tài)上顯示“未定義”狀態(tài)。在恢復(fù)位置等待時(shí)間內(nèi)遙控不成功，沒有在遙信位置，則不能再實(shí)施遙控，等待時(shí)間過后方可繼續(xù)操作遙控。

配電終端智能控制面板要實(shí)現(xiàn)智能判斷，獲取開關(guān)狀態(tài)信息并能夠遙控分合閘，必須配備獨(dú)立的CPU 處理器，通過CPU 的輸出信號(hào)經(jīng)過光電隔離控制繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)分合閘操作，以一路跳閘為例，完成跳閘動(dòng)作須同時(shí)啟動(dòng)繼電器RL1、閉鎖繼電器RL2，才能完成跳閘動(dòng)作。這種做法增加了硬件的跳合閘防護(hù)，以保證動(dòng)作的可靠性。同時(shí)所有的繼電器采用雙刀出口的形式，其中一組刀閘為出口用，另一組作為返回信號(hào)，將動(dòng)作信息反饋至CPU[2]。配電終端智能控制面板遙控原理圖如圖2所示。

圖2 智能控制面板遙控原理圖

3 配電終端智能控制面板的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電終端智能控制面板以Keil 作為開發(fā)平臺(tái)、C 語言作為開發(fā)語言、IEC 60870-5-104 規(guī)約作為通信規(guī)約。配電終端智能控制面板使用該開發(fā)平臺(tái)編寫程序方便、編譯程序快捷、通信規(guī)約應(yīng)用廣泛，使智能控制面板能夠同大部分配電自動(dòng)化產(chǎn)品相互通信。IEC 60870-5-104 規(guī)約是廠站與配網(wǎng)主站進(jìn)行通信的規(guī)約，通過以太網(wǎng)為載體，服務(wù)模式是平衡模式。用于遠(yuǎn)動(dòng)控制、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、廠站之間的通信，電力系統(tǒng)中常見的設(shè)備分為調(diào)度端（控制站、主站、客戶機(jī)），服務(wù)端（被控站、子站，典型設(shè)備包含TTU、RTU、DTU 等），兩者之間通過IEC 60870-5-104 規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)通信與傳輸。其傳輸層實(shí)際上使用的是TCP 協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，固定端口號(hào)為2404。調(diào)度端一般安裝在PC 電腦上，用網(wǎng)線連接，服務(wù)端是工業(yè)設(shè)備。通過使用IEC60870-5-104 規(guī)約使配電終端智能控制面板具有很廣泛的使用范圍。

4 應(yīng)用效果

配電終端智能控制面板已在各配電站、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜等場(chǎng)所中廣泛使用。實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)操作人員遠(yuǎn)離帶電設(shè)備進(jìn)行遙控分合閘操作，確保操作人員安全。