CN102263438A - 变配电站智能运行系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变配电站智能运行系统及其控制方法。变配电站智能运行系统包括多个和供电进线相连、又有多路出线的开关柜，每路出线上设有出线开关及电量数据采集装置，电量数据采集装置都连到数据汇集器，数据汇集器和PLC控制器相连，PLC控制器再和开关柜上的出线开关相连，数据汇集器通过无线或有线网络和位于远端的、设有短信发送模块或电话拨号模块的主站主控终端相连。其控制方法为：数据汇集器汇总电量数据采集装置送来的数据并计算出实时用电总负荷，主站主控终端设定变配电站负荷控制指标，都传递给PLC控制器；由PLC控制器控制每一路出线开关的分或合。本发明安全可靠性高，智能化程度高，满足变配电站无人值守的要求。

Description

变配电站智能运行系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种变配电站监控系统，尤其涉及一种变配电站智能运行系统及其控制方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，计算机已渗透到了世界每个角落，电力系统也不可避免地进入了微机控制时代。随着电网建设的发展，未来电网运行控制更加严格，变配电站运行作业的技术难度不断加大，对于值班人员的专业要求也不断提高，需要值班人员能及时发现问题并找出故障原因，作出相应处理。而随着数字化变配电站的推广，变配电站的信号量越来越多，如果靠人工判别，一个是存在滞后现象，不能及时发现、及时处理，另一个是人为因素可能会造成误判，从而影响变配电站的正常运行，安全可靠性不高，智能化、自动化程度不够高，不能达到变配电站无人值守的要求。
发明内容
本发明主要解决原有变配电站智能化、自动化程度不够高，已不能满足电网建设的发展需要，安全可靠性不高，不能达到变配电站无人值守的要求的技术问题；提供一种变配电站智能运行系统及其控制方法，其能通过网络远程监控变配电站用电设备，对用电负荷量进行自动控制，安全可靠性高，智能化、自动化程度高，实现变配电站的无人值守。
本发明的另一目的是提供一种变配电站智能运行系统及其控制方法，其能监控供电进线电压，实现变配电站供电进线的自投自复，确保变配电站的正常运行。
本发明的又一目的是提供一种变配电站智能运行系统及其控制方法，当监测到异常工作状态时，其能自动发送报警短信或拨打报警电话，通知相关运维人员到现场检修，便于及时作出处理，提高工作效率。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的变配电站智能运行系统，包括多个和供电进线相连的开关柜，所述的开关柜设有多路出线，每路出线上设有出线开关，所述的每路出线上设有电量数据采集装置，所述的电量数据采集装置均和数据汇集器相连，数据汇集器又和PLC控制器相连，PLC控制器再和所述的开关柜上的出线开关相连，所述的数据汇集器通过无线网络或有线网络和位于远端的主站主控终端相连。主站主控终端一般安装于远离变配电站的管理部门的主控室，数据汇集器、PLC控制器及电量数据采集装置均位于变配电站内，由于变配电站和主控室间隔距离比较远，故主站主控终端和数据汇集器之间的数据通讯一般通过GPRS无线网络实现，当然也可以通过ADSL网络或局域网进行通讯。数据汇集器是个数据集中及中转的设备，电量数据采集装置将采集到的用电数据发送给数据汇集器，再通过数据汇集器发送给主站主控终端，同时数据汇集器计算实时用电总负荷并发送给PLC控制器，主站主控终端将设定的变配电站负荷控制指标也发送给数据汇集器，再由数据汇集器转发给PLC控制器。由PLC控制器的内部程序对这些数据进行分析和运算，发出控制信号控制各出线开关的分或合。主站主控终端通过网络可以和多个变配电站进行数据通讯，可以远程监控多个变配电站的实时用电信息和各出线开关的分合状态，从而实现变配电站的无人值守，安全可靠性高，智能化、自动化程度高。
作为优选，所述的数据汇集器包括中央处理单元及与中央处理单元相连的网络通讯单元、存储单元和若干个485通讯接口，所述的网络通讯单元为有线通讯单元和/或无线通讯单元。数据汇集器通过485通讯接口和电量数据采集装置、PLC控制器进行数据通讯，布线少，连接方便。有线通讯单元和无线通讯单元可以并存，也可以选择一个使用。中央处理单元是数据汇集器的核心，一般采用单片机，性能可靠，工作效率高。
作为优选，所述的电量数据采集装置和所述的数据汇集器之间通过双绞线相连，所述的数据汇集器和所述的PLC控制器之间通过双绞线相连，所述的数据汇集器和所述的主站主控终端通过GPRS无线网络相连，所述的数据汇集器中的网络通讯单元包括以太网通讯接口和GPRS通讯模块。数据汇集器和主站主控终端之间通过GPRS无线网络进行数据通讯，不受距离限制，不用布线，可靠性高。以太网通讯接口可作为数据汇集器的调试端口，也可以通过该口连接ADSL或局域网和主站主控终端相连。网络选择多样，使用方便。
作为优选，所述的开关柜的供电进线通过母联开关和设有第一受总开关的第一进线、设有第二受总开关的第二进线相连，所述的第一进线上设有失压检测装置，失压检测装置和所述的PLC控制器相连，PLC控制器又分别和所述的第一受总开关、第二受总开关、母联开关的控制端相连。第一受总开关、第二受总开关及母联开关的分或合也受PLC控制器的控制，实现自投自复，确保变配电站的正常运行。适用于典型的2路进线10KV配电房，实现无人值守及智能运行。
作为优选，所述的主站主控终端设有短信发送模块或电话拨号模块。主站主控终端储存并分析数据汇集器上传的数据，一旦发现失电、失压、电流超限、电压超限或缺相等异常数据，立即启动报警，启动短信发送模块或电话拨号模块，发送报警短信或拨通电话通知相关运维人员到现场检修。确保运维人员能第一时间赶到现场，及时解决问题，使变配电站尽早恢复正常。
本发明的变配电站智能运行系统的控制方法，所述的电量数据采集装置采集开关柜每一路出线上的实时用电数据，包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等16个数据，并输送给所述的数据汇集器，数据汇集器计算实时用电总负荷，并传递给所述的PLC控制器；主站主控终端设定变配电站负荷控制指标，通过数据汇集器传递给PLC控制器；所述的PLC控制器通过内部程序对实时用电总负荷和负荷控制指标进行对比，经过内部程序的分析、判断及计算，发出控制信号以控制每一路出线开关的分或合。
作为优选，所述的PLC控制器通过内部程序对所控制的每一路出线开关进行优先级设定；所述的PLC控制器经过内部程序的分析、判断及计算，当发现实时用电总负荷超过负荷控制指标时，PLC控制器按照优先级别发出控制信号依次从低级到高级自动切断出线开关，直至实时用电总负荷小于负荷控制指标；当发现实时用电总负荷小于负荷控制指标的90%时，PLC控制器按照优先级别发出控制信号依次从高级到低级自动合上出线开关。
作为优选，所述的数据汇集器将接收到的开关柜每一路出线上的实时用电数据传送给主站主控终端，所述的PLC控制器将所控制的每个出线开关的分合状态信息通过数据汇集器传送给主站主控终端，主站主控终端对变配电站的实时用电信息和各出线开关的分合状态进行监控。
作为优选，所述的主站主控终端设有短信发送模块或电话拨号模块，主站主控终端储存并分析所述的数据汇集器上传的数据，一旦发现失电、失压、电流超限、电压超限或缺相等异常数据，立即启动报警，并启动短信发送模块或电话拨号模块，发送报警短信或拨通电话通知相关运维人员到现场检修。
作为优选，所述的开关柜的供电进线通过母联开关和设有第一受总开关的第一进线、设有第二受总开关的第二进线相连，所述的第一进线上设有失压检测装置，失压检测装置和所述的PLC控制器相连，PLC控制器又分别和所述的第一受总开关、第二受总开关、母联开关的控制端相连；通过PLC控制器控制第一受总开关、第二受总开关及母联开关的分或合，实现自投自复功能；当第一进线因失压而跳闸，PLC控制器自动控制第二受总开关和母联开关合闸，由第二进线给变配电站所有负荷供电；当第一进线恢复供电，PLC控制器自动控制母联开关分闸，并且PLC控制器自动控制第一受总开关合闸，使变配电站供电方式恢复到初始状态。
本发明的有益效果是：实现变配电站用电负荷量的自动控制及供电进线的自投自复。远端的主站主控终端能通过网络远程监控变配电站的实时用电信息和各出线开关的分合状态，一旦发现异常通过短信或拨打电话的方式及时通知运维人员进行检修，确保变配电站的正常运行。本发明安全可靠性高，智能化、自动化程度高，满足变配电站无人值守的要求。
附图说明
图1是本发明的一种系统连接结构示意图。
图2是本发明中数据汇集器的一种电路原理连接框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的变配电站智能运行系统，如图1所示，主站主控终端6通过GPRS无线网络8可以和多个变配电站进行数据通讯，每个变配电站内有多个和供电进线相连的开关柜1，开关柜1内有多路出线，每路出线上安装有出线开关2，每个变配电站内有一台数据汇集器4及一台PLC控制器5。开关柜1的供电进线通过母联开关9和安装有第一受总开关10的第一进线11、安装有第二受总开关12的第二进线13相连，第一进线11上连接有失压检测装置14，失压检测装置14和PLC控制器5相连，PLC控制器5又分别和第一受总开关10、第二受总开关12、母联开关9的控制端相连。开关柜1的每路出线上安装有电量数据采集装置3，所有的电量数据采集装置3通过双绞线7和数据汇集器4相连，数据汇集器4又通过双绞线7和PLC控制器5相连，PLC控制器5再和开关柜1上的出线开关2的控制端相连。本实施例中，出线开关2为非智能的断路器，在这些断路器上安装自适应电动操作机构，自适应电动操作机构的控制信号输入端和PLC控制器5相连。自适应电动操作机构和非智能断路器配合，可实现远距离控制分、合断路器。在电动操作机构的安装底座上加装底脚适配器，根据需匹配的断路器尺寸在底脚适配器的对应位置打孔，将电动操作机构紧固在断路器上；用辅助垫片辅助调整电动操作机构和断路器之间的距离，防止在分、合断路器的过程中，断路器的操作手柄从电动操作机构的滑动孔中脱落。自适应电动操作机构通过安装位置和操作杆的动态调整，可以适应不同规格型号的非智能断路器。数据汇集器4通过GPRS无线网络8和位于远端的主站主控终端6进行数据通讯，主站主控终端6安装有短信发送模块，当然也可以安装电话拨号模块。
如图2所示，数据汇集器4包括中央处理单元41及与中央处理单元41相连的存储单元42、多个485通讯接口43、以太网通讯接口44和GPRS通讯模块45。其中，一个485通讯接口接PLC控制器，其余485通讯接口接电量数据采集装置。以太网通讯接口可以作为调试端口，也可以接ADSL或局域网和主站主控终端进行通讯，通过GPRS通讯模块以实现通过GPRS无线网络和主站主控终端进行数据通讯。
上述变配电站智能运行系统的控制方法为，电量数据采集装置3分别采集开关柜1每一路出线上的实时用电数据，并通过双绞线输送给数据汇集器4，数据汇集器4汇总所有电量数据采集装置发送过来的数据，计算实时用电总负荷，并通过双绞线传递给PLC控制器5。主站主控终端6设定变配电站负荷控制指标，通过GPRS无线网络传送给数据汇集器4，再由数据汇集器4传递给PLC控制器5。PLC控制器5通过内部程序对实时用电总负荷和负荷控制指标进行对比，并通过内部程序对所控制的每一路出线开关2进行优先级设定，本实施例中设定成一级、二级和三级优先级，其中一级为高级，三级为低级，PLC控制器5经过内部程序的分析、判断及计算，当发现实时用电总负荷超过负荷控制指标时，PLC控制器5发出控制信号先自动切断三级出线开关2，若还超标，再自动切断二级出线开关，直至实时用电总负荷小于负荷控制指标；当发现实时用电总负荷小于负荷控制指标的90%时，PLC控制器5发出控制信号先自动合上二级出线开关2，再自动合上三级出线开关。
同时，数据汇集器4将接收到的开关柜1每一路出线上的实时用电数据传送给主站主控终端6，PLC控制器5将所控制的每个出线开关2的分合状态信息通过数据汇集器4传送给主站主控终端6，主站主控终端6对变配电站的实时用电信息和各出线开关2的分合状态进行监控，主站主控终端6储存并分析数据汇集器4上传的数据，一旦发现失电、失压、电流超限、电压超限或缺相等异常数据，立即启动报警，并启动短信发送模块，或者启动电话拨号模块，发送报警短信或拨通报警电话，通知相关运维人员及时到现场检修。
另外，当第一进线11因失压而跳闸，失压检测装置14将检测到的失压信号发送给PLC控制器5，PLC控制器5经过内部程序处理，发出控制信号自动控制第二受总开关12和母联开关9合闸，由第二进线13给变配电站所有负荷供电；当第一进线11恢复供电时，PLC控制器5自动控制母联开关9分闸，并且PLC控制器5自动控制第一受总开关10合闸，使变配电站供电方式恢复到初始状态。通过PLC控制器5控制第一受总开关10、第二受总开关12及母联开关9的分或合，实现自投自复功能。

Claims (10)

1.一种变配电站智能运行系统，包括多个和供电进线相连的开关柜（1），所述的开关柜（1）设有多路出线，每路出线上设有出线开关（2），其特征在于所述的每路出线上设有电量数据采集装置（3），所述的电量数据采集装置（3）均和数据汇集器（4）相连，数据汇集器（4）又和PLC控制器（5）相连，PLC控制器（5）再和所述的开关柜（1）上的出线开关（2）相连，所述的数据汇集器（4）通过无线网络或有线网络和位于远端的主站主控终端（6）相连。
2.根据权利要求1所述的变配电站智能运行系统，其特征在于所述的数据汇集器（4）包括中央处理单元（41）及与中央处理单元（41）相连的网络通讯单元、存储单元（42）和若干个485通讯接口（43），所述的网络通讯单元为有线通讯单元和/或无线通讯单元。
3.根据权利要求2所述的变配电站智能运行系统，其特征在于所述的电量数据采集装置（3）和所述的数据汇集器（4）之间通过双绞线（7）相连，所述的数据汇集器（4）和所述的PLC控制器（5）之间通过双绞线（7）相连，所述的数据汇集器（4）和所述的主站主控终端（6）通过GPRS无线网络（8）相连，所述的数据汇集器（4）中的网络通讯单元包括以太网通讯接口（44）和GPRS通讯模块（45）。
4.根据权利要求1所述的变配电站智能运行系统，其特征在于所述的开关柜（1）的供电进线通过母联开关（9）和设有第一受总开关（10）的第一进线（11）、设有第二受总开关（12）的第二进线（13）相连，所述的第一进线（11）上设有失压检测装置（14），失压检测装置（14）和所述的PLC控制器（5）相连，PLC控制器（5）又分别和所述的第一受总开关（10）、第二受总开关（12）、母联开关（9）的控制端相连。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的变配电站智能运行系统，其特征在于所述的主站主控终端（6）设有短信发送模块或电话拨号模块。
6.一种如权利要求1至4中任一项所述的变配电站智能运行系统的控制方法，其特征在于所述的电量数据采集装置（3）采集开关柜（1）每一路出线上的实时电量数据，并输送给所述的数据汇集器（4），数据汇集器（4）计算实时用电总负荷，并传递给所述的PLC控制器（5）；所述的主站主控终端（6）设定变电站负荷控制指标，通过数据汇集器（4）传递给PLC控制器（5）；所述的PLC控制器（5）通过内部程序对实时用电总负荷和负荷控制指标进行对比，经过内部程序的分析、判断及计算，发出控制信号以控制每一路出线开关（2）的分或合。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述的PLC控制器（5）通过内部程序对所控制的每一路出线开关（2）进行优先级设定；所述的PLC控制器（5）经过内部程序的分析、判断及计算，当发现实时用电总负荷超过负荷控制指标时，PLC控制器（5）按照优先级别发出控制信号依次从低级到高级自动切断出线开关（2），直至实时用电总负荷小于负荷控制指标；当发现实时用电总负荷小于负荷控制指标的90%时，PLC控制器（5）按照优先级别发出控制信号依次从高级到低级自动合上出线开关（2）。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述的数据汇集器（4）将接收到的开关柜（1）每一路出线上的实时用电数据传送给主站主控终端（6），所述的PLC控制器（5）将所控制的每个出线开关（2）的分合状态信息通过数据汇集器（4）传送给主站主控终端（6），主站主控终端（6）对变电站的实时用电信息和各出线开关（2）的分合状态进行监控。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于所述的主站主控终端（6）设有短信发送模块或电话拨号模块，主站主控终端（6）储存并分析所述的数据汇集器（4）上传的数据，一旦发现失电、失压、电流超限、电压超限或缺相等异常数据，立即启动报警，并启动短信发送模块或电话拨号模块，发送报警短信或拨通电话通知相关运维人员到现场检修。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于所述的开关柜（1）的供电进线通过母联开关（9）和设有第一受总开关（10）的第一进线（11）、设有第二受总开关（12）的第二进线（13）相连，所述的第一进线（11）上设有失压检测装置（14），失压检测装置（14）和所述的PLC控制器（5）相连，PLC控制器（5）又分别和所述的第一受总开关（10）、第二受总开关（12）、母联开关（9）的控制端相连；通过PLC控制器（5）控制第一受总开关（10）、第二受总开关（12）及母联开关（9）的分或合，实现自投自复功能；当第一进线（11）因失压而跳闸，PLC控制器（5）自动控制第二受总开关（12）和母联开关（9）合闸，由第二进线（13）给变电站所有负荷供电；当第一进线（11）恢复供电，PLC控制器（5）自动控制母联开关（9）分闸，并且PLC控制器（5）自动控制第一受总开关（10）合闸，使变电站供电方式恢复到初始状态。
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