外文翻译译文-基于现场总线技术的箱式变电站智能配电系统建设

基于现场总线技术的箱式变电站智能配电系统建设Yong HU1, a, Qing-kuan MENG2, b, Yin-long ZHANG1, c, Jing-an SONG1, d1College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun, China2Changchun Power Generation Equipment Plant, Changchun, China摘要：基于现场总线技术并结合工业控制产品对箱式变电站智能配电系统进行研究。该计划关于智能模式配电系统的构建采用的是现场总线技术。智能功率配电系统提出了改进在箱式变电站的设备技术。该箱式变电站产品的稳定性和可靠性显着增强，满足用户要求。关键词：箱式变电站，智能电力配送，现场总线，硬件结构1 引言箱式变电站终端产品电源分布是在 20 世纪 70 年代开发的。与科技的发展，配电系统产品得到改善。然而，电源的自动化分配系统并没有显着进展，所以箱式变电站的配电系统应改革 1,2。在 20 世纪 90 年代随着微电子技术和无线通信技术的发展，国外的智能箱式变电站的配电系统迅速发展，实现键盘操作背景监督系统或调度远程终端 3。在 21 世纪，我们的国家投资配电产品很多，技术也有很大提高 4。结合长春高新技术产业园区的项目，并根据现场总线技术，对智能化箱式变电站进行研究，对智能功率分布系统进行设计与开发2 智能功率分布箱式变电站在箱型智能配电变电站采用现场总线技术的智能综合保护装置，数字化开关与模拟信号，分析数据，建立数据模型，并将保护数据连接到执行保护的箱式变电站的机构，确保箱式变电站安全稳定运行。2.1 建立配电计划模型箱式变电站系统根据用户要求，该计划采用两套高压配电系统变压器系统进入线两套，变压器系统的两套需要低压配电系统和无功功补偿系统。这样的计划模式如图 1中所示。当变压器的两组系统单独运行，主电路断路器两套低压系统（-1DL，2DL）的运行独立地与他们的低电压系统;套低电压系统的方式互相联系接触主断路器 3DL。当两套变压器系统独立运行，接触断路器 3DL 保持断开，而且不会参与低电压系统的两套操作;当任何一组变压器系统故障或维修，接触断路器 3DL 可以充当自动或手动方式，确保低电压故障系统运行安全，稳定。图 1 箱式变电站配电系统的主要模型2.2 高低压配电系统设计箱式变电站型号根据该计划模型，高电压的配电系统在的高电压室，采用双电源供电。根据用户的整体需求经济分配系统的设计，高压配电系统采用进线保护模式通常在家中使用；采用负荷开关,熔断器和避雷器组合保护方案，并加强和扩大的部分基本功能。高电压的配电系统的进线 “负荷开关选择国产负荷开关熔断器组合电器设备，其中有高品质和紧凑的安装。近年来，添加了互锁电动操作功能,保险丝过载和短路保护功能，并可以完全实现无人值守箱式变电站。在高电压保护数据收购配电系统是通过高压电流变压器和高压变压器，这在高电压配电系统中是必不可少的电气元件。对于高电压电源的电压保护,配电系统采用避雷器 10kV 的阀型氧化锌避雷器保护同时对变压器系统进行有效地保护。2.3 设计箱式变电站的变压器系统模型根据方案模型，变压器在箱式变电站系统是一个降压变压器将 10kV 电压下降到380V/220V，实现配电电压的转换。在模型中，每一组变压器容量为 800KVA，所以S11 系列配电变压器是最佳选择。变压器选择干式变压器。其优点是体积小，空载损耗小，并通过最新的技术，变压器制造商提供保护的传感器，例如温度。由数据采集传感器收集的数据可以实现从模拟到数字的 A / D 转换，虽然成本增加，但变压器系统可以通过现场总线实现整个变压器的温度控制保护，并有效地保护变压器系统的安全工作。2.4 箱式变电站中低压配电系统设计低压配电系统在箱式变电站低压室，方案采用两套变压器进线的两套高压配电系统，并且变压器的两套系统采用低电压配电系统和无功功率补偿系统。当他们单独运行时，两台低压变压器组它们各自的运行负载，通过接触断路器触点，通常断开，而不参与低压的两套操作；当任何一套变压器系统有故障或维修，接触断路器自动或手动动作，这就保证了低电压系统运行安全，稳定，所以这种低电压配电系统相对复杂，但能实现更多的功能。箱式变电站的模型方案采用双高压电源输入线，低电压系统中也采用了双系统的设计。每个低压接触断路器的低电压系统不仅可以单独运行，但也接触，通过在低电压系统中相互接触的电路运行断路器，保证了系统的安全。2.5箱式变电站中无功补偿系统设计在计划模式，无功功率补偿系统采用低压无功补偿的计划。因为有大量的感性加载上的低电压侧的配电系统，负载将消耗大量的无功功率，大大降低了系统的功率因数，从而导致的线电压和电能的损失增加 5。因此，在配电系统需要使用无功补偿系统的功率调节。在模型中，无功补偿系统选择可控硅无触点控制和并联电容装置，补偿点最多补偿无功功率，改进的低电压电源的功率因数配电系统。并联电容器运行提高功率因数，无功功率降低，使得系统的总功率因数改善和提高。3 现场总线技术在智能配电系统箱式变电站中的应用3.1 现场总线现场总线是数字化，双向，多站通信系统之间的输入和现场仪表和数字控制系统的输出。它具有数字通信，开放沟通，分散性和互操作性 6,8。由于采用现场总线技术，智能电源配电系统，可实现远程遥测，遥感，远程控制和远程监管，并可以完成统计和分析，情报经营和保护，紧急和扩大该行报警。它可以实现测量，控制，显示和保护配电系统。3.2 基于技术的智能配电系统现场总线的总体方案设计根据该计划的智能模型箱式变电站配电系统在图 1 中，和智能配电系统的功能要求，提出了现场总线配电系统实施方案，如图 2 所示。配电子系统，如，低电压数据显示，智能低电压逻辑控制，智能无功补偿控制，馈线故障反馈和变压器温度控制数据采集在箱式变电站分析通过这些子系统之间的数据和过程数据现场总线网络。同时，箱式变电站的局部控制中心站和远程后台计算机之间的现场总线通道被保留。图 2 箱式变电站配电系统方案基于现场总线技术该通道可通过光纤和无线网络访问电源箱式变电站配电系统。提高功率分布的安全性和可靠性，管理熟练程度提高，维护工作量减少，并且实现遥测，远程信号，远程控制和远程监管等功能。根据该计划设计的电源配电系统，采用西门子 PROFIBUS 现场总线网络。高电压，低电压，变压器和无功功率补偿的数据采集是通过现场总线实现的。该智能箱式变电站配电系统的数据分析和处理通过支持现场总线的 PLC。4 基于现场总线技术的硬件结构智能配电系统4.1 可编程逻辑控制器（PLC）根据设计系统的蓝图，SIEMENS S7-300 系列 PLC 的工业产品采用 PLC 控制器的智能中心箱式变电站的配电系统。该配置是：两个数字输入模块 SM321，32 通道，24V;一个数字输出模块 SM322，16 通道，24V，两路模拟量输入模块 SM331，8 频道。作为控制器的中心，PLC 实现的功能是遥测，远程信号，远程控制和遥控调节信号采集，通过 PROFIBUS 现场总线数据处理和分析。西门子 SENTRON PAC3200 智能的电力监控设备采用数字总线电力参数监测装置的智能箱式变电站的配电系统。它可以检测高电压系统的信道 I 和 II 通道，变压器低压侧系统的信道 I 和第二通道，约数百个数据。这智能监控设备具有标准的多功能数字输入和输出，输入可用于脉冲计数，或在高和低之间转移可用于电价，输出脉冲，报警切换控制。这种智能监控设备可以检测到 6 个测量的上限和下限，涉及六个测量通过集成的逻辑功能，和输出的操作信号或数字信息，通过数量。这个智能电力监测设备可以集成到 PROFIBUS 现场总线 SENTRON PACPROFIBUS 模块。它有一个 12Mbit / s 的传输速率为确保该系统符合要求的监测和控制数字量。全图形显示可以显示该系统的电气参数，并用中文显示菜单，所以它有一个良好的互动性能。4.2 总线型低压主断路器西门子的框架式断路器和塑壳断路器用于保护智能低压配电系统，因为其良好的性能。随着国内断路器的发展，断路器将进口国内的产品取代，从而降低了箱式变电站智能配电系统的成本。4.3 人机界面（HMI）西门子 TP177A 系列触摸式液晶显示器模块采用为人机界面（HMI）智能箱式配电系统变电站。它有蓝色 STN，CCFL 背光，人机界面和触摸屏 9。 。该人机接口主要具有主回路配线网和运行状态显示，系统控制，系统报警，报警记录，报警查询，在线帮助和密码管理。4.5 现场总线的通信介质西门子现场总线通信电缆采用现场总线的通信介质的智能箱式配电系统变电站。它是一个屏蔽的双绞线电缆，由特殊的工艺，它能够满足要求高品质的通信，确保该系统网络运行稳定。4.6 保留现场总线接口预留接口，现场总线通过光学纤维在远程管理计算机系统 10，它也可以访问到远程管理计算机系统，通过无线网络，使用西门子无线调制解调器或无线网络智能型电源模块，并且它是一种箱式变电站配电系统，以进一步改善。5 结论根据项目的要求长春高新技术产业园区，在目前工业自动化领域成熟的现场总线技术的研究的基础上，利用工业现场总线 PROFIBUS 的优点，并结合西门子 PLC 工业控制产品，智能配电产品和总线型智能配电监控设备，进行智能配电在箱式变电站系统的设计与开发。在本配电系统中，应用了两个进线形式双变压器。每个变压器具有低电压分配和功补偿系统。在低电压侧，设置好了低电压接触断路器。当两个变压器单独运行时，两个低电压系统独立操作并接触断路器断开。当任何变压器故障或维修时，接触断路器可以运行自动。智能配电系统可以自动或手动，稳定性和可靠性提高。该项目的技术要求也是完全满足用户要求的。参考文献1 H. A. Xie, “Function configuration of substation integrated automation”(In Chinese), Automation of Electric Power systems, vol. 5, 1998.2 G. W. Denardin, R. P. Silveira, R. N. do Prado.“Specifications for a Power Management Fieldbus,” IEEE Communications Magazine, pp. 1272-1277, 2003.3 Y. X. Li, J. Z. Xu, A. B. Liu, “Application of GPRS technology in automatic meter reading system”(In Chinese), Electric Power Automation Equipment, vol. 12, pp. 52-54, 2003.4 L. Zhang, “Intelligence distribution system”(In Chinese), Guangxi Journal of light industry, vol. 5, pp. 48-49, 2010.5 H. B. Zhuang, “Low-voltage Reactive Compensation Technology”(In Chinese), Fujian rchitecture& Construction,vol. 8, pp. 135-137, 2009.6 X. Zhang, Z. Y. Deng, “The characteristics and development direction of field-bus technique”(In Chinese),Journal of Guangxi University, vol. 3, pp. 229-232, 2001.7 Y. F. Wei, R. Zeng, “Fieldbus Technology and Its Application”(In Chinese), Auto-Control, vol. 4, pp. 13-17, 2002.8 B. Scholz, M. Wollschlaeger, “Configuration, implementation and management of heterogeneous industrial communication networks using fieldbus technology,” Electrical Engineering, vol. 81, pp. 253-261, 1998.9 L. Zhang, “Controllable Soft Start System of Liquid Rheostat Speed Regulation Based on PLC”(In Chinese),Journal of Xiangfan University, vol. 5, pp. 22-26, 2009.1