在分析供配電系統現狀及供配電自動化控制系統應用需求基礎上，根據工廠實際狀況，對供配電自動化控制系統進行設計，對系統中主要功能模塊進行詳細分析，同時對系統軟、硬件的實現進行分析研究。

對于工廠，供配電系統能對工廠能源直接分配，將電網公司電能經降壓處理后，為各個車間合理分配，作用至關重要[1]。當下很多工廠在巨額用電量下自行籌建電廠以達到供電自給自足。對于這些工廠，供配電自動化控制系統的合理設計可讓電力調度部門對電網運行狀態實時監測，及時發現事故及故障，并能對故障在線分析處理，確保生產部門供電可靠性，最大限度縮短停電時間，確保生產安全。

1 供配電自動化控制系統應用需求

多數中型工廠的電源進線電壓都為6 kV～10 kV，大型工廠電源進線電壓更高，在供配電自動化控制系統下，可對工廠供配電有效監管，從而實現下列目標：a) 對工廠所有電壓等級下的設備、進線進行監控及管理，對設備遠程操作，對饋線開關的推進及拉出等動作進行遙控管理;b)對工廠主變進行遠程調節;c) 能引入綜合保護器，使系統得到有效保護，同時數據通訊接口可以通用，數據傳輸及下載比較方便;d) 對電氣智能設備進行管理，通過專門接口傳輸數據，使數據能方便上傳及讀取;e) 可以對UPS不間斷電源、無功補償器這些智能配電裝置進行統一管理，在專門接口下實現數據傳輸;f) 可以同工廠中的變壓器油溫監測、氣溫氣壓監測等在線監測裝置進行實時通訊，方便數據管理。

2 供配電自動化控制系統設計

2.1 系統總體結構及功能

工廠供配電自動化控制系統由圖形系統、數據庫系統、各功能模塊、標準模板庫、專家系統規則庫、知識表示模型、結果輸出這七大部分組成，主要模塊功能如下：

a) 圖形系統。在圖形系統中包括基本圖元庫、標準模板庫及支路圖元庫3個部分。基本圖元庫所存放的為電氣設計所需的最基本圖元，這些圖元是主接線圖及低壓配電系統實現的基本要素。標準模板庫存有高低壓下的各種標準接線型式，可生成各種圖形，供系統直接調用及修改。支路圖元庫存放的為各種典型支路及高低壓開關柜的圖形方案。

b) 數據庫。在數據庫系統中包括設備常規數據庫、成果輸出庫、專家系統知識庫及支路節點數據庫幾個部分。在設備常規數據庫中存放有各種電氣設備參數，每類電氣設備都有對應數據表及記錄;專家知識庫存有邏輯推理下所需的各種規則及知識，如電氣主接線的選擇，變壓器容量的選擇等;支路節點數據庫存有電氣設備選擇、短路計算這些調用所需的各個支路及節點數據。而各種數據的表格可以自成果輸出庫來打印輸出。

功能模塊。此模塊系統的主要內容是進行變壓器型號、容量及臺數的選擇，確定主接線草圖，進行負荷統計、無功補償、短路計算、導線電纜校驗選擇及電氣設備校驗選擇。

通過這樣的系統使設計、繪圖及數據處理實現了一體化，使數據庫能在不能環境下進行數據交換，整個系統在數據庫這一核心下，將邏輯推理同知識規則的表達有機結合，有效彌補了當下軟件繪圖同計算相分離的缺陷[2]。綜合來講，此系統功能有：a) 在已知條件及原始資料下，對工廠供配電系統進行相應網絡拓撲描述，建立出低壓配電的初步模型;b)在所建立的模型下進行變壓器、主結線型、主要電氣設備及電纜導線的選擇，進行無功補償及負荷計算;c) 使電氣元件圖元同對應屬性參數實現數據組織及聯動，在繪圖軟件下進行主結線圖繪制，并完成圖形輸出及打印;d) 完成系統設計中電氣設備的選擇明細表、負荷計算表、短路計算數據表等技術文檔的保存及打印。

2.2 系統實現

2.2.1 系統數據編輯及軟件配置

此次系統設計中的軟件配置選擇Windows NT簡體中文版，系統軟件版本為POWER—SCADA2000，事件的記錄軟件為Sepam Fix，錄波的采集分析軟件選用Sepam Rec，報表選用專門的報表編輯軟件RptDraw及報表專用的瀏覽軟件RptView。

將各軟件成功安裝后，建立好數據庫，并將數據庫作為系統核心。將報表、錄波、事件記錄、畫面顯示及遙控操作等各項功能軟件同數據庫相連接。鑒于數據采樣點多，需要在模擬量的輸入塊及計算輸入塊內，在規定狀態進行數據庫編輯。

2.2.2 硬件性能指標

a) 電力監控儀表(PM500)。PM500需滿足如下功能：(a)能在高、低壓電力安裝過程進行電氣監控，確保四象限測量的有效實現，并能在Modbus RS485等模塊下對電壓及電流進行有效的能量及總諧波失真測量;(b)具備5個以上測量數據的顯示，并能對信息進行直接快速訪問，獲取所有電氣測量參數，包括電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數、頻率等;(c)能實現對開關的本地/遠方操作，實現開關的分合控制;(d)能在通信模塊下進行通信方式設定;(e)能進行電壓、電流互感器中電壓值及電流比的設定;(f)能對開關位置的運行狀態進行有效監測;(g)能根據系統設定合理選擇布線方式。

此次系統設計應用的PM500儀表，能顯示5組數據，且數據功能都可通過儀表按鍵開關來編程。

微機保護測控裝置。此次系統設計，在微機保護測控上應用Sepam1000系列裝置，此裝置的功能有：(a)實現對電力系統測控。能對運行狀態中電網設備電壓、電流、有功功率、無功功率、故障波形及跳閘記錄進行有效測量及保護;(b)診斷功能。能對電動機跳閘電流進行診斷，能對開關設備進行診斷分析，對保護單元進行診斷監視等;(c)保護功能。能實現對方向性過載、無功過載的保護，實現對欠電壓、欠電頻、重合閘進行保護，對接地故障及相電流做好保護等; (d)通信功能。能在Modbus RS485模塊下進行網絡通信，各種指令數據能在通信網絡下自由交換;(e)人機界面編程。在PLC300下對人機界面進行編程，在編程下使系統中 SFT2841PC所提供的Sepam功能能在Windows環境下方便操作。

c) 斷路器接觸器。在系統監控上，需相關等級權限的運作人員來進行，只有這些人員輸入正確操作口令及監護口令之后才能進行相應控制操作。同時操作中操作票可自動生成，工作人員再按照操作票提示在二級校驗(選擇—返?！獔绦?下進行嚴格操作。每次遙控操作，系統都會自動生成并保存操作記錄。為防止因硬件損壞或軟件飛車所造成的誤出口，系統具備硬件閉鎖及軟件防誤兩大功能，能對操作指令進行正確判斷，如出現誤操作，會給操作人員以語音或文字提示，確保操作準確率達到100%[3]。此外斷路器接觸器全部具備就地及遠程兩種控制功能，如果遠程操作不成功，可以手動操作。

3 供配電自動化控制系統調試

當所有設備都安裝完成之后，要對硬件及軟件進行調試。如果在調試過程中功率因數的報警信號存在過于頻繁的問題，可利用軟件功率因數補償器進行分析，如系統將這些信息看作是開關信號，那么信號只要傳輸過來，系統就會報警。此系統對設備的掃描時間非常短，(一項掃描周期中，每個設備的掃描時間只有幾毫秒，所有設備都完成掃描也不到1 s)，所以不會出現報警信號延時情況。

貴州水礦集團汪家寨洗煤廠對供配電自動化控制系統進行了幾個月試運行，對掃描時間不斷調整，證實在60 s這一掃描時間下，系統能對功率因數報警進行有效控制，此時系統最為穩定。

4 結語

貴州水礦集團汪家寨洗煤廠自從應用供配電自動化控制系統后，不僅運行工作人員減少，而且供配電過程中一旦出現故障或事故，故障時間能瞬間顯示在電腦上;抄表統計原來為人工抄表，現在報表能在電腦上自動生成，工人勞動強度降低。而像高壓倒閘這類危險操作，在此系統下只要在計算機前鼠標操作就能完全，操作安全系數更高，在確保操作安全基礎上，使工廠經濟效益得到了最大化。