江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

摘要：隨著光纖通信技術(shù)的飛躍式進步、港口功能不斷完善和發(fā)展，港口生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大和延伸，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化港口生產(chǎn)的需求。通過通訊傳輸手段，變電所實現(xiàn)無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設(shè)置遠方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場就能了解到電力設(shè)備運行情況，從而實現(xiàn)港口電力設(shè)備管理的自動化。基于此，本文主要對港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進行分析探討。

關(guān)鍵詞：港口變電所 ；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；設(shè)計

1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理

港口供電智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用測控現(xiàn)場總線連接所有分布各處裝設(shè)在智能化配電開關(guān)柜、電動機、配電變壓器和其他電器設(shè)備上的遠程測量控制管理單元組成電能與配電設(shè)施測控網(wǎng)絡(luò)。實時監(jiān)測電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等，對數(shù)據(jù)分析和對設(shè)備進行控制，并通過以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于中央控制室的系統(tǒng)管理控制計算機的自動監(jiān)控系統(tǒng)。

2.淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)港口電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理和港口設(shè)備的分布特點，其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活，能有效降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來的影響。

間隔層根據(jù)一次設(shè)備的性質(zhì)選擇智能設(shè)備（如綜合繼保設(shè)備、智能測控設(shè)備等）的配置，智能設(shè)備分散安裝于一次設(shè)備上。

通訊管理層配置通訊處理器（主控單元）接收間隔層智能設(shè)備采集的各種信息，經(jīng)過處理后上傳至站級監(jiān)控層，也可將站級系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級的智能設(shè)備。各變電站主控單元通過交換機組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)內(nèi)任何一處光纖故障不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。

站級監(jiān)控層配置值班員工作站、顯示器、打印機等。實時顯示各種設(shè)備運行信息，并可對各種信息進行分析、處理。

2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件部分

變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的采集控制模塊 ：多功能電力綜合儀表、開關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現(xiàn)場管理機、24V 直流電源以及中央管理機等組成。中央管理機是系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi)，用于整個變配電系統(tǒng)的實時狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。

（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分。對35kV 以下的高壓中心配電站主進、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連，采集高精度交流信號，經(jīng)過計算，即可測量出各個回路電量參數(shù)，儀表同時帶有自檢功能，可與綜合繼電保護裝置配合使用。

①將 CT、PT 直接接入電力綜合儀表測量回路中，即可測量出該回路的電量參數(shù)。實現(xiàn)該回路的“遙測"。

②儀表的開關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài)，手車工作位置、電機儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時對綜合繼電保護裝置中的故障跳閘信號和內(nèi)部故障進行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類型。實現(xiàn)該回路的“遙信"。

③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實現(xiàn)斷路器的遠程控制，即斷路器的“遙控"。在0.4kV 低壓主進、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測量該回路的實際電量，實現(xiàn)遙測， 同時對主進、母聯(lián)開關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開關(guān)的位置以及故障報警等開關(guān)量實現(xiàn)遙信，并對斷路器實現(xiàn)遠程遙控。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統(tǒng)專用組態(tài)軟件，能夠運行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺上。給用戶提供的是全中文界面，簡潔的畫面設(shè)計、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅(qū)動程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接（0DBC） 標準。允許通過第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

2.3傳輸介質(zhì)

本系統(tǒng)可以采用屏蔽雙絞線、單模或多模光纖、無線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設(shè)備與設(shè)備之間、主機到交換機之間的連接，而單模或多模光纖則主要用于變電所之間或者上下控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.4通信協(xié)議

現(xiàn)場監(jiān)控層設(shè)備接口多采用 RS485總線，標準 Modbus 通訊規(guī)約，多數(shù)電力設(shè)備生產(chǎn)廠家也預(yù)留了其他的通信接口，以實現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容，實現(xiàn)信號傳輸與控制。

2.5實現(xiàn)的功能

上述幾部分構(gòu)成了一個完整的港口電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)對港區(qū)所有具備測控操作功能電氣設(shè)備的遠程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開／關(guān)、報警、變壓器分解頭位置、保護動作信號等）、數(shù)字量（頻率、電能量等）、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設(shè)施的其他故障信息的收集分析等。并能通過棒狀圖，趨勢圖等分析顯示。并同時實現(xiàn)故障報警及記錄、存儲、查詢、統(tǒng)計、報表打印等功能。

3.存在的問題和制約因素

3.1系統(tǒng)的兼容性

目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各研發(fā)公司進一步配套和擴充系統(tǒng)功能的制約因素。國際IEC組織并沒有為電力通信設(shè)備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的國際標準去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實現(xiàn)相互滲透，電力設(shè)備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場利益，執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議差異性很大，為實現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換需要大量的工作。

3.2制約因素

在歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)中，各種現(xiàn)場總線技術(shù)比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢，已經(jīng)在各控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線設(shè)備簡單、低成本等優(yōu)勢，大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計產(chǎn)品、工程立項時想到的是應(yīng)用RS485 總線系統(tǒng)，使得我國的變電所監(jiān)控系統(tǒng)與歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)有較大的差距。

4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

4.1概述

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系

統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶 變電站，可實現(xiàn)對變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障

4.2應(yīng)用場所

(1)辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等）

(2)商業(yè)建筑（商場、金融機構(gòu)建筑等）

(3)旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）

(4)科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑、會展中心等）

(5)通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）

(6)交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）

(7)廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

(8)新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4設(shè)備選型

5.結(jié)束語

總之電力監(jiān)控系統(tǒng)，促進無人值班變電所的實現(xiàn)，并可以利用遠動技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，是值得大規(guī)模運用的現(xiàn)代能源管理方式。