1.項目概況

中車成都機車車輛有限公司（以下簡稱：中車成都機車）為中國中車股份有限公司與其下屬的中車青島四方機車車輛股份有限公司的合資公司。該公司主營業(yè)務為鐵路客車檢修、城軌地鐵車輛研制生產(chǎn)與高級檢修等，現(xiàn)為國家級高新技術(shù)企業(yè)，擁有四川省級技術(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)驗和技術(shù)實力，業(yè)務市場已遍及全國18個鐵路局(公司)和眾多地方鐵路。

中車成都機車110kV供配電系統(tǒng)負責供應各廠房車間變配電所和牽引變電所，為車間、動車組、地鐵車輛試驗及中車電機公司供電。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)電容器組無功補償容量5×2400kVar。

中車成都機車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)自動化產(chǎn)品的研發(fā)與工程經(jīng)驗，根據(jù)用戶需求，結(jié)合變電站自動化最新技術(shù)和發(fā)展方向，采用最新的計算機技術(shù)、嵌入式微處理器技術(shù)、DSP數(shù)字信號處理技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)，為中車成都機車項目提供了高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊、功能強勁并充分優(yōu)化的集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備測量、控制、監(jiān)視、保護、錄波、通信、報表、電壓無功自動補償、五防、故障分析、用電安全預警及可視化服務等功能，通過對用電數(shù)據(jù)進行深度分析，幫助客戶提升用電的安全性和經(jīng)濟性，為供配電設備運行監(jiān)視和變電站維護管理提供統(tǒng)一的一站式支撐，實現(xiàn)變電站“可觀測、可控制、可管理”的目標。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

中車成都機車110kV供配電集控系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結(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、事件順序記錄等管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，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)星對時系統(tǒng)，各工作站應用軟件接口、網(wǎng)絡通訊接口、和用戶操作接口均符合開放系統(tǒng)的接口標準。

站控層所反映的信息主要有：110kV總降變配電設備測量信息（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）、故障和保護動作信息（定值、保護事件）、運行分析信息（故障錄波文件、報文）、電能質(zhì)量監(jiān)測信息（電能質(zhì)量數(shù)據(jù)）、10kV配電房高低壓設備測量信息（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）、視頻監(jiān)控信息、環(huán)境監(jiān)測信息（溫濕度）。

2.2 通信層

通信層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。整個供配電集控系統(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10kV配電房內(nèi)部則由網(wǎng)線、屏蔽雙絞線、以太網(wǎng)交換機、通信管理機組網(wǎng)，系統(tǒng)開放性好，組網(wǎng)靈活。

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

2.3 間隔層

間隔層設備以一次設備為對象，采用單元式配置，實現(xiàn)對相應的電氣間隔的測量、監(jiān)視、控制、保護及其他一些輔助功能。各裝置獨立性強，維護簡單方便，配置靈活，具有高可靠性、高擴展性。該項目間隔層設備主要包括：保護測控裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡儀表等。

l 保護測控裝置：110kV變壓器，10kV出線、進線、電容器、分段、接地變等均配置鈦能科技TDR930系列微機保護測控裝置，實時監(jiān)控高壓供電系統(tǒng)的運行狀況，通過告警信號或直接切除嚴重故障點，做到對故障快速的反應，避免事故發(fā)生和已發(fā)生的事故范圍擴大。具體配置詳見表1。

表1 間隔層保護測控裝置配置表

l 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置：配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測主變高低壓側(cè)電能質(zhì)量關鍵指標，當系統(tǒng)功率因數(shù)降低、電壓電流波動閃變等情況發(fā)生時，可以實時預警。

l 多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡儀表：配置多功能電度表、低壓多功能網(wǎng)絡儀表若干臺，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、低壓開關狀態(tài)等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、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。實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示各支路的電能使用狀況，負載越限彈出報警對話框及報警聲音提示。

圖2 系統(tǒng)主接線圖

3.2 自動調(diào)節(jié)與操作控制

l 自動調(diào)節(jié)：電壓/無功自動調(diào)節(jié)，由站內(nèi)操作員設定其投入/退出。站控層監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)控制策略自動對電容器或電抗器斷路器發(fā)出投入或切除的指令，實現(xiàn)對控制目標值——電網(wǎng)電壓和無功的自動調(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：操作員可對需要控制的電氣設備進行控制操作，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，并在站級層設置操作員、監(jiān)護員口令，以確保操作的安全性和正確性。

3.3.  用能安全預警與可視化

采用先進的通信及可視化技術(shù)，自動、集中、定時地記錄用戶端水、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，實現(xiàn)企業(yè)用能過程的數(shù)字化管理。以設備當前的用電數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過在線監(jiān)測，對設備進行縱向、橫向比較分析，識別故障的早期征兆，并對故障部位與程度以及發(fā)展做出趨勢性判斷，作為電力設備檢修的基礎依據(jù)。

圖3 統(tǒng)計分析（分時）

圖3通過某對象某段時間內(nèi)逐日、逐月、逐年的數(shù)據(jù)可視化，幫助用戶實時掌握用電情況和變化趨勢，可以追溯到哪一天什么時刻發(fā)生了突變，結(jié)合當時的生產(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)濟的因素。

圖4 用電曲線對比

圖4的用電曲線對比，將某對象的工況參數(shù)進行曲線對比，如電流相與相的對比、無功和電壓的對比等，幫助客戶更細致地發(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、GPS衛(wèi)星時鐘等輔助監(jiān)控信息。

3.5.  統(tǒng)計報表

實現(xiàn)電力用能指標的持續(xù)監(jiān)測，用戶可以自定義設置要查詢的報表日期，查詢該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。

3.6.  網(wǎng)絡通信

通信狀態(tài)界面，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在屏幕上顯示故障單元，從而方便系統(tǒng)維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)。

4. 客戶價值

• 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)、自動抄表系統(tǒng)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一站內(nèi)信息格式，標準化新建模塊，形成一套獨立的集中式監(jiān)控系統(tǒng)，可靠性高，容量大，降低了經(jīng)費投入。
• l 集控系統(tǒng)接入設備多、信息量大，遙控操作頻繁，需要值班人員關注設備運行狀態(tài)，系統(tǒng)注重功能的分布和責任區(qū)域的劃分，對所有操作有權(quán)限控制，對運行監(jiān)視與管理有權(quán)限控制，對數(shù)據(jù)庫的維護有權(quán)限控制。
• l 采用先進的通信及可視化技術(shù)，自動、集中、定時地抄錄用戶端電、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)不準確、操作不規(guī)范、耗費人力等弊端，幫助客戶提升用電的安全性和經(jīng)濟性。
• l 系統(tǒng)具有良好的擴展性、兼容性和開放性，可為系統(tǒng)后期擴展升級，向其他相關平臺系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享服務提供規(guī)范性的接口。