1.項(xiàng)目概況

中車成都機(jī)車車輛有限公司（以下簡稱：中車成都機(jī)車）為中國中車股份有限公司與其下屬的中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司的合資公司。該公司主營業(yè)務(wù)為鐵路客車檢修、城軌地鐵車輛研制生產(chǎn)與高級(jí)檢修等，現(xiàn)為國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，擁有四川省級(jí)技術(shù)中心。公司在客車及主要零部件造修方面，擁有較為雄厚的檢修經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)力，業(yè)務(wù)市場(chǎng)已遍及全國18個(gè)鐵路局(公司)和眾多地方鐵路。

中車成都機(jī)車110kV供配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)供應(yīng)各廠房車間變配電所和牽引變電所，為車間、動(dòng)車組、地鐵車輛試驗(yàn)及中車電機(jī)公司供電。包括1座110kV總降壓變電站和10座10kV配電房，其中110kV主變壓器容量為2×16MVA+1×6.3MVA，一次側(cè)電壓為110kV，二次側(cè)電壓為10kV；110kV屋內(nèi)GIS配電裝置終期出線2回，已投運(yùn)1回；10kV屋內(nèi)配電裝置出線45回；10kV并聯(lián)電容器組無功補(bǔ)償容量5×2400kVar。

中車成都機(jī)車110kV供配電集控系統(tǒng)是鈦能科技股份有限公司集多年電力系統(tǒng)自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)與工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)用戶需求，結(jié)合變電站自動(dòng)化最新技術(shù)和發(fā)展方向，采用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式微處理器技術(shù)、DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)，為中車成都機(jī)車項(xiàng)目提供了高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)勁并充分優(yōu)化的集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測(cè)量、控制、監(jiān)視、保護(hù)、錄波、通信、報(bào)表、電壓無功自動(dòng)補(bǔ)償、五防、故障分析、用電安全預(yù)警及可視化服務(wù)等功能，通過對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，幫助客戶提升用電的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為供配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和變電站維護(hù)管理提供統(tǒng)一的一站式支撐，實(shí)現(xiàn)變電站“可觀測(cè)、可控制、可管理”的目標(biāo)。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中車成都機(jī)車110kV供配電集控系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含站控層、通信層和間隔層組成，如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。

圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 站控層

站控層TalentView自動(dòng)化系統(tǒng)軟件，適用于變電站監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)分析與存儲(chǔ)、事件順序記錄等管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的最上層部分。站控層包括操作員工作站、工程師工作站、Web工作站、GPS衛(wèi)星對(duì)時(shí)系統(tǒng)，各工作站應(yīng)用軟件接口、網(wǎng)絡(luò)通訊接口、和用戶操作接口均符合開放系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)。

站控層所反映的信息主要有：110kV總降變配電設(shè)備測(cè)量信息（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)）、故障和保護(hù)動(dòng)作信息（定值、保護(hù)事件）、運(yùn)行分析信息（故障錄波文件、報(bào)文）、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息（電能質(zhì)量數(shù)據(jù)）、10kV配電房高低壓設(shè)備測(cè)量信息（遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)）、視頻監(jiān)控信息、環(huán)境監(jiān)測(cè)信息（溫濕度）。

2.2 通信層

通信層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。整個(gè)供配電集控系統(tǒng)采用自愈式光纖環(huán)網(wǎng)作為通信主干網(wǎng)，110kV總降變、各個(gè)10kV配電房內(nèi)部則由網(wǎng)線、屏蔽雙絞線、以太網(wǎng)交換機(jī)、通信管理機(jī)組網(wǎng)，系統(tǒng)開放性好，組網(wǎng)靈活。

由于各個(gè)10kV配電房分布于全廠各個(gè)區(qū)域，同時(shí)考慮能源管理系統(tǒng)平臺(tái)搭建要求，以自愈式光纖環(huán)網(wǎng)作為通信主干網(wǎng)，將每個(gè)10kV配電房作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在滿足本10kV配電房電力信息接入的基礎(chǔ)上，考慮附近的智能水表、智能氣表、智能冷熱表、壓風(fēng)機(jī)壓力等重要設(shè)備信息接入本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，共用光纖通道，匯入光纖主干網(wǎng)。

2.3 間隔層

間隔層設(shè)備以一次設(shè)備為對(duì)象，采用單元式配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的電氣間隔的測(cè)量、監(jiān)視、控制、保護(hù)及其他一些輔助功能。各裝置獨(dú)立性強(qiáng)，維護(hù)簡單方便，配置靈活，具有高可靠性、高擴(kuò)展性。該項(xiàng)目間隔層設(shè)備主要包括：保護(hù)測(cè)控裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表等。

l 保護(hù)測(cè)控裝置：110kV變壓器，10kV出線、進(jìn)線、電容器、分段、接地變等均配置鈦能科技TDR930系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控高壓供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，通過告警信號(hào)或直接切除嚴(yán)重故障點(diǎn)，做到對(duì)故障快速的反應(yīng)，避免事故發(fā)生和已發(fā)生的事故范圍擴(kuò)大。具體配置詳見表1。

表1 間隔層保護(hù)測(cè)控裝置配置表

l 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置：配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主變高低壓側(cè)電能質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)降低、電壓電流波動(dòng)閃變等情況發(fā)生時(shí)，可以實(shí)時(shí)預(yù)警。

l 多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表：配置多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡(luò)儀表若干臺(tái)，主要采集各用電回路電壓、電流、功率因數(shù)、有功電度、無功電度、低壓開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘功能，為用戶用電管理提供數(shù)據(jù)支撐。

3. 系統(tǒng)功能

3.1 運(yùn)行監(jiān)視

包括索引圖、主接線圖、間隔分圖、光字牌圖、電壓無功、功率控制等。實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示各支路的電能使用狀況，負(fù)載越限彈出報(bào)警對(duì)話框及報(bào)警聲音提示。

圖2 系統(tǒng)主接線圖

3.2 自動(dòng)調(diào)節(jié)與操作控制

l 自動(dòng)調(diào)節(jié)：電壓/無功自動(dòng)調(diào)節(jié)，由站內(nèi)操作員設(shè)定其投入/退出。站控層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)控制策略自動(dòng)對(duì)電容器或電抗器斷路器發(fā)出投入或切除的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制目標(biāo)值——電網(wǎng)電壓和無功的自動(dòng)調(diào)節(jié)和閉環(huán)控制，使其在允許的范圍內(nèi)變化。

l 操作控制：操作員可對(duì)需要控制的電氣設(shè)備進(jìn)行控制操作，為防止誤操作，在任何控制方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執(zhí)行，并在站級(jí)層設(shè)置操作員、監(jiān)護(hù)員口令，以確保操作的安全性和正確性。

3.3.  用能安全預(yù)警與可視化

采用先進(jìn)的通信及可視化技術(shù)，自動(dòng)、集中、定時(shí)地記錄用戶端水、電、氣、熱等數(shù)據(jù)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示用能情況，實(shí)現(xiàn)企業(yè)用能過程的數(shù)字化管理。以設(shè)備當(dāng)前的用電數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過在線監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行縱向、橫向比較分析，識(shí)別故障的早期征兆，并對(duì)故障部位與程度以及發(fā)展做出趨勢(shì)性判斷，作為電力設(shè)備檢修的基礎(chǔ)依據(jù)。

圖3 統(tǒng)計(jì)分析（分時(shí)）

圖3通過某對(duì)象某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐月、逐年的數(shù)據(jù)可視化，幫助用戶實(shí)時(shí)掌握用電情況和變化趨勢(shì)，可以追溯到哪一天什么時(shí)刻發(fā)生了突變，結(jié)合當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)判斷此突變是否正常，幫助用戶發(fā)現(xiàn)隱藏的影響安全經(jīng)濟(jì)的因素。

圖4 用電曲線對(duì)比

圖4的用電曲線對(duì)比，將某對(duì)象的工況參數(shù)進(jìn)行曲線對(duì)比，如電流相與相的對(duì)比、無功和電壓的對(duì)比等，幫助客戶更細(xì)致地發(fā)現(xiàn)問題。

3.4.  輔助監(jiān)控

包含交直流電源、消弧控制柜電源、消防電源、電氣火災(zāi)、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘等輔助監(jiān)控信息。

3.5.  統(tǒng)計(jì)報(bào)表

實(shí)現(xiàn)電力用能指標(biāo)的持續(xù)監(jiān)測(cè)，用戶可以自定義設(shè)置要查詢的報(bào)表日期，查詢?cè)摴?jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。

3.6.  網(wǎng)絡(luò)通信

通信狀態(tài)界面，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在屏幕上顯示故障單元，從而方便系統(tǒng)維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)。

4. 客戶價(jià)值

• l 過去全廠供配電系統(tǒng)需要配備多組值班操作人員，改為集中監(jiān)控之后，操作執(zhí)行通過集控系統(tǒng)遠(yuǎn)程執(zhí)行，無人值班，少人值守，減少了值班操作人員配備。
• l 整合變電站監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一站內(nèi)信息格式，標(biāo)準(zhǔn)化新建模塊，形成一套獨(dú)立的集中式監(jiān)控系統(tǒng)，可靠性高，容量大，降低了經(jīng)費(fèi)投入。
• l 集控系統(tǒng)接入設(shè)備多、信息量大，遙控操作頻繁，需要值班人員關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)注重功能的分布和責(zé)任區(qū)域的劃分，對(duì)所有操作有權(quán)限控制，對(duì)運(yùn)行監(jiān)視與管理有權(quán)限控制，對(duì)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)有權(quán)限控制。
• l 采用先進(jìn)的通信及可視化技術(shù)，自動(dòng)、集中、定時(shí)地抄錄用戶端電、水、氣、熱等數(shù)據(jù)，管理人員或決策層通過Web頁面可以看到直觀的用能數(shù)據(jù)和圖表，克服了傳統(tǒng)人工抄表數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、操作不規(guī)范、耗費(fèi)人力等弊端，幫助客戶提升用電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
• l 系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性、兼容性和開放性，可為系統(tǒng)后期擴(kuò)展升級(jí)，向其他相關(guān)平臺(tái)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)提供規(guī)范性的接口。