[摘 要]本文阐述了如何利用ATS技术、自动控制技术和通讯技术来解决变电站无人值班改造中的站用交流电源问题。

[关键词]无人值班站 ATS 可编程控制器 通讯

    近几年来，随着农村电网、城市电网的改造建设、调度自动化和变电站综合自动化的日益完善，越来越多的变电站被改造成无人值班站了。在无人值班站的改造过程中，站用交流电源系统一直没有一个系统的、可靠的、方便的解决方案。需要改造的变电站站用交流电源系统大都是固定式的电源柜。有的是两路电源进线，单母线输出; 有的是单母线分段输出。有的进线采用接触器、有的采用空气开关，也有的还是用双投刀闸。有的已经实现了双路电源自动转换，有的只能靠手动切换。变电站综合自动化系统通过加装电压变送器、电流变送器等来实现对站用电源系统的采样、监测，大都不能实现远程控制。
传统的站用电源存在的问题:
1、元件故障
　　由于接触器自身的原理缺陷，触点容易氧化、发热、抖动、粘住，产生弧光，有的还发出刺耳的声音，元件故障率很高。
2、操作安全
固定式的柜子，操作开关需要打开柜门，一方面由于操作时，容易触及带电部位; 另一方面，一旦合于故障线路，对人身安全造成威胁。
3、自动转换
　　对于双投刀闸，根本无法实现自动转换。接触器和空气开关的自动转换是通过继电器逻辑回路来实现的。考虑到双电源回路的电气闭锁问题，所以继电器回路较为复杂。无论是设计，还是维护都比较麻烦。
4、机械闭锁
　　传统的站用电源系统基本上都没有机械闭锁，仅靠电气闭锁去防止两路电源的并列问题。但是，由于继电器元件的损坏、接点的粘结，造成闭锁失败。两路电源并列运行的情况，偶有发生。由于两路电源的相角差异，两台配变的特性参数差异，造成环流，烧毁电缆等设备的事故也有发生。
5、通讯
　　传统的站用电源系统根本没有通讯功能，通过加装变送器来实现对系统部分参数的监测，也难以做到对系统较为全面的参数监测和远程控制。
对于无人值班站，站用电源的可靠转换非常重要。靠传统的方式很难满足综合自动化的需要，更不用说满足不同用户对运行模式的需求。
惠州电力局的大部分老的110kV站都是采用手动双投刀闸，我们与深圳市泰昂电子技术有限公司电力智能化事业部一起，结合每一个站的情况，采用泰昂公司提供的GQH智能电源系统技术，保留原有的负荷出线柜，将进线柜和母联更换成GQH柜。GQH智能电源系统可以说是ATS技术、自控技术和通讯技术相结合的产物。
●ATS技术
　　ATS（Automatic Transfer Switcher）自动转换开关，带有双断口，通过马达驱动，连杆机构采用跷跷板式的机械设计，彻底避免两路电源发生碰撞的危险。ATS开关本体采用特殊抗湿热材料封装，既避免了触点氧化，带负载转换时也不会有弧光外泄。一个ATS开关可以代替两个接触器或空气开关，这样使得整个电源系统得到简化。
　　下表是400A的SIRCOVER ATS开关特性数据:

　　由上面的数据可以看出，ATS的通断能力，耐冲击力都是很强的，能带负荷转换。不过，ATS不能用来直接切除故障，我们只需配置相应的带过流脱扣的塑壳开关或刀熔开关作为保护即可。
●自动控制技术
　　由于用户要求可根据不同情况下的要求，系统能按照不同的模式来运行。靠传统的继电器回路、专用备自投装置都已经很难满足这种需要。现代控制技术的发展使得我们能方便地使用自控技术来解决上述问题。采用可编程控制器，固定的硬件模块加上能满足不同用户需求的软件，有特殊要求随时添加，功能扩充非常方便。
●通讯技术
　　如何实现对站用电源的远程监测和控制，以及如何方便地将站用电源系统在不增加硬件设备的情况下也能接入变电站综合自动化系统，都需要通讯来解决。GQH采用RS485标准通讯接口，MODBUS规约，用户只须根据泰昂公司提供的规约文本编写相应的接口程序，即可实现对GQH的远程监控。
　　通过对110kV南郊、乌石、陈平、中心、下莆等五个站的改造实践来看，施工简单、快捷。经过一年多的运行实践证明，系统安全、可靠。
　　智能型电力电量监控模块可直接输入600V/5A以下交流信号，无须变送器。一个模块可以监测电压、电流、频率、功率、功率因数、电度等所有电气参量。
　　本地智能显示控制模块用以在本地控制GQH的工作模式和开关动作延时时间，并可调整可编程控制模块的有关参数，该模块采用轻触薄膜按键，操作轻松自如。

逻辑控制部分
　　GQH的逻辑控制部分包括三个电压监测模块、一个可编程模块、一个显示操作模块。电压监测模块能检测电源I和电源II的有无、是否缺相、电压高低，并将监测结果输入到可编程模块，实现电源I/电源II切换，控制ATS开关合闸位置。
　　GQH有5种运行模式: （1）固定电源I供电; （2）固定电源II供电; （3）停止供电; （4）自动转换供电，电源I为主供电源; （5）自动转换供电，电源II为主供电源。
　　一般情况，GQH运行在自动转换状态，由主电源供负载，主电源消失后，逻辑控制部分将负载转换由辅电源供电。主电源消失后又恢复，系统又将辅电源供电转为主电源供电。
　　GQH设有“本地/远程”控制选择开关，选择“本地”控制时，所有参数设定及控制操作皆通过显示操作模块实现; 选择“远程”控制时，所有参数设定及控制操作皆通过上位机软件实现。
6、功能
6.1正常运行方式
一台GQH柜可实现双电源输入，单母线输出的供电运行方式。两台GQH柜并列即可实现双电源输入，单母线分段输出的供电运行方式。正常情况下，I、II电源分别带1、2段母线分别供电。
6.2互投功能
任意一段母线失电，系统实现互投，另一路段母线保证不间断供电。
6.3自投功能
任一路进线电源消失后又恢复，系统自动由单母线供电分裂为两段母线分别供电。
6.4检修状态功能
可通过将开关的“手动/电动”钥匙转至“手动”位，由把手操作来实现开关分合。
6.5远程监控功能
●模式控制
监测市电I、市电II和母线状态;
监测ATS开关位置状态: I位、0位、II位;
监测分路负荷状态（选项）;
监测转换柜的控制状态: 本地/远程（转换柜面板有切换开关，本地控制状态PLC与TD200通讯，远程控制状态PLC与RS485/232转换器通讯）

●告警
1、母线电压异常告警
2、过负荷告警
3、站用电源消失告警
●电气参量监测与显示

电气参量监测与显示，配置一块智能模块，该模块能直接采样600VAC、5A以下的交流信号。可监测三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电度等电气参量。
●事件记录
1、告警事件记录
2、开关变位事件记录
●曲线
三相电压、三相电流变化曲线