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。該公司主營業務為鐵路客車檢修、城軌地鐵車輛研制生產與高級檢修等，現為國家級高新技術企業，擁有四川省級技術中心。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驗和技術實力，業務市場已遍及全國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，一次側電壓為110kV，二次側電壓為10kV；110kV屋內GIS配電裝置終期出線2回，已投運1回；10kV屋內配電裝置出線45回；10kV并聯電容器組無功補償容量5×2400kVar。

中車成都機車110kV供配電集控系統是鈦能科技股份有限公司集多年電力系統自動化產品的研發與工程經驗，根據用戶需求，結合變電站自動化最新技術和發展方向，采用最新的計算機技術、嵌入式微處理器技術、DSP數字信號處理技術、以太網技術，為中車成都機車項目提供了高度集成、結構緊湊、功能強勁并充分優化的集控系統，該系統具備測量、控制、監視、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，通過對用電數據進行深度分析，幫助客戶提升用電的安全性和經濟性，為供配電設備運行監視和變電站維護管理提供統一的一站式支撐，實現變電站“可觀測、可控制、可管理”的目標。

2. 系統結構

中車成都機車110kV供配電集控系統采用分層分布式計算機網絡結構，包含站控層、通信層和間隔層組成，如圖1系統結構圖所示。

圖1  系統結構圖

2.1 站控層

站控層TalentView自動化系統軟件，適用于變電站監視、控制、數據分析與存儲、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，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，是系統的最上層部分。站控層包括操作員工作站、工程師工作站、Web工作站、GPS衛星對時系統，各工作站應用軟件接口、網絡通訊接口、和用戶操作接口均符合開放系統的接口標準。

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）、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）、電能質量監測信息（電能質量數據）、10kV配電房高低壓設備測量信息（遙測、遙信、遙控、遙調）、視頻監控信息、環境監測信息（溫濕度）。

2.2 通信層

通信層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。整個供配電集控系統采用自愈式光纖環網作為通信主干網，110kV總降變、各個10kV配電房內部則由網線、屏蔽雙絞線、以太網交換機、通信管理機組網，系統開放性好，組網靈活。

由于各個10kV配電房分布于全廠各個區域，同時考慮能源管理系統平臺搭建要求，以自愈式光纖環網作為通信主干網，將每個10kV配電房作為一個網絡節點，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絡節點，共用光纖通道，匯入光纖主干網。

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，實現對相應的電氣間隔的測量、監視、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、電能質量在線監測裝置、多功能電度表、低壓多功能網絡儀表等。

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，實時監控高壓供電系統的運行狀況，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，避免事故發生和已發生的事故范圍擴大。具體配置詳見表1。

表1 間隔層保護測控裝置配置表

l 電能質量在線監測裝置：配置電能質量在線監測裝置，實時監測主變高低壓側電能質量關鍵指標，當系統功率因數降低、電壓電流波動閃變等情況發生時，可以實時預警。

l 多功能電度表、低壓多功能網絡儀表：配置多功能電度表、低壓多功能網絡儀表若干臺，主要采集各用電回路電壓、電流、功率因數、有功電度、無功電度、低壓開關狀態等數據，實現用電數據的實時監測、數據存儲、數據挖掘功能，為用戶用電管理提供數據支撐。

3. 系統功能

3.1 運行監視

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。實現對采集數據的分析、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 系統主接線圖

3.2 自動調節與操作控制

l 自動調節：電壓/無功自動調節，由站內操作員設定其投入/退出。站控層監控系統根據控制策略自動對電容器或電抗器斷路器發出投入或切除的指令，實現對控制目標值——電網電壓和無功的自動調節和閉環控制，使其在允許的范圍內變化。

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、執行，并在站級層設置操作員、監護員口令，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，自動、集中、定時地記錄用戶端水、電、氣、熱等數據，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示用能情況，實現企業用能過程的數字化管理。以設備當前的用電數據為依據，通過在線監測，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展做出趨勢性判斷，作為電力設備檢修的基礎依據。

圖3 統計分析（分時）

圖3通過某對象某段時間內逐日、逐月、逐年的數據可視化，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生了突變，結合當時的生產判斷此突變是否正常，幫助用戶發現隱藏的影響安全經濟的因素。

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現問題。

3.4.  輔助監控

包含交直流電源、消弧控制柜電源、消防電源、電氣火災、GPS衛星時鐘等輔助監控信息。

3.5.  統計報表

實現電力用能指標的持續監測，用戶可以自定義設置要查詢的報表日期，查詢該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。

3.6.  網絡通信

通信狀態界面，能夠完整的顯示整個系統網絡結構，可在線診斷系統網絡通訊狀態，發生網絡異常時能自動在屏幕上顯示故障單元，從而方便系統維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態。

4. 客戶價值

• l 過去全廠供配電系統需要配備多組值班操作人員，改為集中監控之后，操作執行通過集控系統遠程執行，無人值班，少人值守，減少了值班操作人員配備。
• l 整合變電站監控系統、自動抄表系統、電能質量在線監測、視頻監控系統，統一站內信息格式，標準化新建模塊，形成一套獨立的集中式監控系統，可靠性高，容量大，降低了經費投入。
• l 集控系統接入設備多、信息量大，遙控操作頻繁，需要值班人員關注設備運行狀態，系統注重功能的分布和責任區域的劃分，對所有操作有權限控制，對運行監視與管理有權限控制，對數據庫的維護有權限控制。
• l 采用先進的通信及可視化技術，自動、集中、定時地抄錄用戶端電、水、氣、熱等數據，管理人員或決策層通過Web頁面可以看到直觀的用能數據和圖表，克服了傳統人工抄表數據不準確、操作不規范、耗費人力等弊端，幫助客戶提升用電的安全性和經濟性。
• l 系統具有良好的擴展性、兼容性和開放性，可為系統后期擴展升級，向其他相關平臺系統提供數據共享服務提供規范性的接口。