[摘 要]本文闡述了如何利用ATS技術、自動控制技術和通訊技術來解決變電站無人值班改造中的站用交流電源問題。

[關鍵詞]無人值班站 ATS 可編程控制器 通訊

    近幾年來，隨著農村電網、城市電網的改造建設、調度自動化和變電站綜合自動化的日益完善，越來越多的變電站被改造成無人值班站了。在無人值班站的改造過程中，站用交流電源系統一直沒有一個系統的、可靠的、方便的解決方案。需要改造的變電站站用交流電源系統大都是固定式的電源柜。有的是兩路電源進線，單母線輸出; 有的是單母線分段輸出。有的進線采用接觸器、有的采用空氣開關，也有的還是用雙投刀閘。有的已經實現了雙路電源自動轉換，有的只能靠手動切換。變電站綜合自動化系統通過加裝電壓變送器、電流變送器等來實現對站用電源系統的采樣、監測，大都不能實現遠程控制。
傳統的站用電源存在的問題:
1、元件故障
　　由于接觸器自身的原理缺陷，觸點容易氧化、發熱、抖動、粘住，產生弧光，有的還發出刺耳的聲音，元件故障率很高。
2、操作安全
固定式的柜子，操作開關需要打開柜門，一方面由于操作時，容易觸及帶電部位; 另一方面，一旦合于故障線路，對人身安全造成威脅。
3、自動轉換
　　對于雙投刀閘，根本無法實現自動轉換。接觸器和空氣開關的自動轉換是通過繼電器邏輯回路來實現的。考慮到雙電源回路的電氣閉鎖問題，所以繼電器回路較為復雜。無論是設計，還是維護都比較麻煩。
4、機械閉鎖
　　傳統的站用電源系統基本上都沒有機械閉鎖，僅靠電氣閉鎖去防止兩路電源的并列問題。但是，由于繼電器元件的損壞、接點的粘結，造成閉鎖失敗。兩路電源并列運行的情況，偶有發生。由于兩路電源的相角差異，兩臺配變的特性參數差異，造成環流，燒毀電纜等設備的事故也有發生。
5、通訊
　　傳統的站用電源系統根本沒有通訊功能，通過加裝變送器來實現對系統部分參數的監測，也難以做到對系統較為全面的參數監測和遠程控制。
對于無人值班站，站用電源的可靠轉換非常重要。靠傳統的方式很難滿足綜合自動化的需要，更不用說滿足不同用戶對運行模式的需求。
惠州電力局的大部分老的110kV站都是采用手動雙投刀閘，我們與深圳市泰昂電子技術有限公司電力智能化事業部一起，結合每一個站的情況，采用泰昂公司提供的GQH智能電源系統技術，保留原有的負荷出線柜，將進線柜和母聯更換成GQH柜。GQH智能電源系統可以說是ATS技術、自控技術和通訊技術相結合的產物。
●ATS技術
　　ATS（Automatic Transfer Switcher）自動轉換開關，帶有雙斷口，通過馬達驅動，連桿機構采用蹺蹺板式的機械設計，徹底避免兩路電源發生碰撞的危險。ATS開關本體采用特殊抗濕熱材料封裝，既避免了觸點氧化，帶負載轉換時也不會有弧光外泄。一個ATS開關可以代替兩個接觸器或空氣開關，這樣使得整個電源系統得到簡化。
　　下表是400A的SIRCOVER ATS開關特性數據:

　　由上面的數據可以看出，ATS的通斷能力，耐沖擊力都是很強的，能帶負荷轉換。不過，ATS不能用來直接切除故障，我們只需配置相應的帶過流脫扣的塑殼開關或刀熔開關作為保護即可。
●自動控制技術
　　由于用戶要求可根據不同情況下的要求，系統能按照不同的模式來運行。靠傳統的繼電器回路、專用備自投裝置都已經很難滿足這種需要。現代控制技術的發展使得我們能方便地使用自控技術來解決上述問題。采用可編程控制器，固定的硬件模塊加上能滿足不同用戶需求的軟件，有特殊要求隨時添加，功能擴充非常方便。
●通訊技術
　　如何實現對站用電源的遠程監測和控制，以及如何方便地將站用電源系統在不增加硬件設備的情況下也能接入變電站綜合自動化系統，都需要通訊來解決。GQH采用RS485標準通訊接口，MODBUS規約，用戶只須根據泰昂公司提供的規約文本編寫相應的接口程序，即可實現對GQH的遠程監控。
　　通過對110kV南郊、烏石、陳平、中心、下莆等五個站的改造實踐來看，施工簡單、快捷。經過一年多的運行實踐證明，系統安全、可靠。
　　智能型電力電量監控模塊可直接輸入600V/5A以下交流信號，無須變送器。一個模塊可以監測電壓、電流、頻率、功率、功率因數、電度等所有電氣參量。
　　本地智能顯示控制模塊用以在本地控制GQH的工作模式和開關動作延時時間，并可調整可編程控制模塊的有關參數，該模塊采用輕觸薄膜按鍵，操作輕松自如。

邏輯控制部分
　　GQH的邏輯控制部分包括三個電壓監測模塊、一個可編程模塊、一個顯示操作模塊。電壓監測模塊能檢測電源I和電源II的有無、是否缺相、電壓高低，并將監測結果輸入到可編程模塊，實現電源I/電源II切換，控制ATS開關合閘位置。
　　GQH有5種運行模式: （1）固定電源I供電; （2）固定電源II供電; （3）停止供電; （4）自動轉換供電，電源I為主供電源; （5）自動轉換供電，電源II為主供電源。
　　一般情況，GQH運行在自動轉換狀態，由主電源供負載，主電源消失后，邏輯控制部分將負載轉換由輔電源供電。主電源消失后又恢復，系統又將輔電源供電轉為主電源供電。
　　GQH設有“本地/遠程”控制選擇開關，選擇“本地”控制時，所有參數設定及控制操作皆通過顯示操作模塊實現; 選擇“遠程”控制時，所有參數設定及控制操作皆通過上位機軟件實現。
6、功能
6.1正常運行方式
一臺GQH柜可實現雙電源輸入，單母線輸出的供電運行方式。兩臺GQH柜并列即可實現雙電源輸入，單母線分段輸出的供電運行方式。正常情況下，I、II電源分別帶1、2段母線分別供電。
6.2互投功能
任意一段母線失電，系統實現互投，另一路段母線保證不間斷供電。
6.3自投功能
任一路進線電源消失后又恢復，系統自動由單母線供電分裂為兩段母線分別供電。
6.4檢修狀態功能
可通過將開關的“手動/電動”鑰匙轉至“手動”位，由把手操作來實現開關分合。
6.5遠程監控功能
●模式控制
監測市電I、市電II和母線狀態;
監測ATS開關位置狀態: I位、0位、II位;
監測分路負荷狀態（選項）;
監測轉換柜的控制狀態: 本地/遠程（轉換柜面板有切換開關，本地控制狀態PLC與TD200通訊，遠程控制狀態PLC與RS485/232轉換器通訊）

●告警
1、母線電壓異常告警
2、過負荷告警
3、站用電源消失告警
●電氣參量監測與顯示

電氣參量監測與顯示，配置一塊智能模塊，該模塊能直接采樣600VAC、5A以下的交流信號。可監測三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、電度等電氣參量。
●事件記錄
1、告警事件記錄
2、開關變位事件記錄
●曲線
三相電壓、三相電流變化曲線