苏州轨道交通变电站自动化系统结构和功能分析

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要:近年来,随着城市化的快速推进,作为中国城市公共交通网络重要组成部分的城市轨道交通网络建设也在快速发展。文章分析了变电站自动化的基本定义，对苏州轨道交通变电站自动化系统结构和实现的基本功能进行了分析。

　　关键词: 轨道交通;变电站; 自动化系

　　Abstract: in recent years, with the rapid development of urbanization, urban public transportation network in China as an important part of urban rail traffic network construction is also in fast development. This paper analyzes the basic definition of substation automation, suzhou rail transit of substation automation system structure and realization of basic function was analyzed.

　　Keywords: rail traffic; Substation; Automation is

　　中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：

　　随着城市经济的发展,各种经济资源以及人口日益集聚,使得城市规模不断扩大,城市轨道交通的建设也进入了蓬勃发展阶段,城市轨道交通变电站综合自动化系统的应用也越来越广泛。本文分析了苏州城市轨道交通变电站自动化系统的结构和功能。

　　1 变电站自动化系统的定义

　　变电站自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术。实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。

　　2 苏州轨道交通变电站自动化系统的结构分析

　　变电站自动化系统的发展过程与集成电路技术、微计算机技术、通讯技术和网络技术密切相关。随着高科技的不断发展，变电站综合自动化系统的体系得到了不断完善，功能和性能也不断提高。从发展过程来看，典型的结构主要有：集中式结构、分布式结构、分层分布式结构等几种结构类型。

　　集中式系统结构和分布式系统结构的变电站自动化系统目前已经很少采用，这里就不详细叙述，这里简要介绍一下分层分布式结构，分层分布式结构采用“面向对象”设计。所谓面向对象，就是面向电气一次回路设备或电气间隔设备，间隔层中数据、采集、控制单元(I/O 单元)和保护单元就地分散安装在开关柜上或其他一次设备附近，相互间通过通信网络相连，与监控主机通信。

　　苏州轨道交通1号线110kV主变电所综合自动化系统采用了分层分布式结构，110kV主所采用西门子7UT和7SJ系列主变保护装置及国电南瑞中德公司的NSC系列主变测控装置，110kV主变保护和测控装置在控制室集中组屏安装。35kV馈线和所用变及电抗器采用GE的F650保护测控一体化装置，就地安装于35kV开关柜上，集约了电缆及控制室的空间等资源。电力监控系统采用国电南自的NDT650监控软件及WTX-65U微机通信管理装置，国电南自的电力监控系统已经在铁路、地铁等行业广泛应用，具有很好的可靠性和稳定性。全所的保护和测控装置与NDT650监控软件及WTX-65U微机通信管理装置之间采用以太网通讯方式，110kV主变保护和测控装置采用网络103通讯规约，35kV保护装置采用MODBUS通讯规约。

　　苏州轨道交通1号线35kV变电所综合自动化系统同样采用了分层分布式结构， 35kV进线、馈线、动力变及牵引变保护采用GE的F650保护测控一体化装置，就地安装于35kV开关柜上。1500V直流馈线采用Secheron公司的SEPCOS控制与保护装置，就地安装于1500直流开关柜上。35kV和1500V保护设备就地安装在开关柜上，集约了电缆及控制室的空间等资源。电力监控系统同样采用国电南自的NDT650监控软件及WTX-65U微机通信管理装置，NDT650监控软及WTX-65U微机通信管理装置与35kV和1500V保护装置之间采用以太网通讯方式、与400V保护装置之间采用485串口通讯方式，通讯规约均采用MODBUS通讯规约。

　　3 苏州轨道交通变电站自动化系统的功能分析

　　3.1 微机保护

　　微机保护是综合自动化系统的关键环节，它的功能和可靠性如何，在很大程度上影响了整个系统的性能，因此设计时必须给予足够的重视。苏州轨道交通变电站所使用的微机保护的各保护单元，除了具有独立、完整的保护功能外，还具有：①保护装置满足快速性、选择性、灵敏性和可靠性的要求，其工作不受监控系统和其他子系统的影响。②故障记录功能。当被保护对象发生事故时，能自动记录保护动作前后有关的故障信息，包括短路电流、故障发生时间和保护出口时间等，以利于分析故障。③具有与统一时钟对时功能，以便准确记录发生故障和保护动作的时间。④存储多组保护整定值，具有适应不同供电方式时使用不同保护定值组的要求。⑤当地显示与修改保护整定值。对保护整定值的检查与修改直观、方便、可靠。同时为了加强对定值的管理，修改定值有校对密码措施。⑥配置保护管理机或通信控制器，负责对各保护单元的通讯管理。保护管理机或通信控制器把保护系统与监控系统联系起来，向下负责管理和监视保护系统中各保护单元的工作状态，并下达由调度或监控系统发来的保护定值组切换或整定值修改等信息。⑦通信功能。各保护单元必须设置有通讯接口，便于与保护管理机或通信控制器建立通讯连接。⑧故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。每个保护单元具有完善的故障自诊断功能，发现内部有故障，能自动报警，并能指明故障部位，利于查找故障和缩短维修时间，对于关键部位的故障，则自动闭锁保护出口。

　　3.2 设备抗干扰功能

　　轨道交通变电站自动化设备安装环境复杂，电磁干扰源较多，例如隧道风机启停、整流变停送电、电客车升降弓、工作中的电钻、使用中的手机和对讲机等都会产生一定的电磁干扰信号，在设计时要根据设备安装场所可能出现的干扰源,有针对性的采取有效的抗干扰措施。选择抗电磁干扰等级高的保护、测控等自动化设备,以提高变电站自动化系统的搞干扰能力。

　　3.3 事件记录和故障录波

　　事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。其SOE 分辨率一般在1-10ms 之间，以满足供电故障分析时对SOE 的要求。变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现，一是集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是分散型，即由微机保护装置兼作录波，再将数字化的波型送监控系统由监控系统存储和分析。苏州轨道交通变电站自动化系统采用第二种方法实现故障录波功能。

　　3.4 控制和操作闭锁

　　操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容(抗)器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。操作闭锁应具有以下内容：电脑五防及闭锁系统;根据实时状态信息，自动实现断路器，刀闸的操作闭锁功能;操作出口应具有同时操作闭锁功能;操作出口应具有跳合闭锁功能。

　　3.5 电压和无功的就地控制

　　无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。

　　3.6 数据处理和记录历史

　　数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括控制中心电力监控系统(或综合监控系统)，变电站管理和保护专业要求的数据，主要有：(1)断路器动作次数。(2)断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数。(3)线路的有功、无功定时记录的最大、最小值及其时间,每天的峰谷值及其时间。(4)母线电压定时记录的最大、最小值及其时间。(5)控制操作及修改整定值的记录，根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在控制中心电力监控系统实现。

　　3.7 系统的自诊断功能

　　系统内各插件应具有自诊断功能，并把数据送往变电站当地监控系统和控制中心电力监控系统(或综合监控系统)。装置本身具有实时自检功能，方便维护与维修，可在装置人机接口界面实时检查，快速发现装置内部的故障及缺陷，并给出提示，指出故障位置。

　　3.8 与控制中心电力监控系统(或综合监控系统)的通信功能

　　苏州轨道交通控制中心电力监控系统集成于综合监控系统，变电站自动化系统与综合监控系统之间完成常规远动‘四遥’信息的传送。系统互联采用双通道且互为备用，双通道具备切换功能，保证通信的可靠性。通信规约采用IEC104规约，适应电力调度系统的要求，符合国标及IEC 标准。

　　4 结束语

　　通过以上分析，可以看到变电站自动化对于实现苏州轨道交通供电系统调度管理自动化，提高苏州轨道交通供电系统的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用。随着技术的进步和硬件软件环境的改善，它的优越性必将进一步体现出来。成为轨道交通安全运营不可或缺的一个重要环节。