江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

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摘要：為進(jìn)一步提高供配電設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，整合系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)，充分發(fā)揮電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，提高資源利用率，降低運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)損失和運(yùn)行成本。分析電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的具體作用，從配電軟件功能設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)計(jì)三個(gè)方面討論具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，最后結(jié)合案例分析應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；供配電設(shè)計(jì)；

0.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電力運(yùn)行管理的全面性和科學(xué)性受到廣泛關(guān)注。要整合電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)，維護(hù)供配電設(shè)計(jì)效果的應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一。

1.供配電設(shè)計(jì)應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用

電力監(jiān)控系統(tǒng)是集現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)類型于一體的技術(shù)模式。應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，可在構(gòu)建集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的同時(shí)，具有數(shù)據(jù)采集匯總、遙控處理、數(shù)據(jù)綜合分析等功能，確保智能系統(tǒng)發(fā)揮價(jià)值，為全面提高供配電效率奠定基礎(chǔ)。

1.1數(shù)據(jù)采集匯總

電力監(jiān)控系統(tǒng)可以建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)信息匯總模塊。

（1）模擬量采集。在采集的模擬量中，母線電壓數(shù)據(jù)、線路電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和功率因數(shù)都是關(guān)鍵參數(shù)。更常見(jiàn)的模擬量采集過(guò)程將采用DC采樣或交流采樣。其中，DC采樣應(yīng)借助交流電壓、電流等參數(shù)轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換器可讀取的信號(hào)，并可應(yīng)用于實(shí)際控制環(huán)境中。

（2）收集開(kāi)關(guān)數(shù)量。獲取斷路器狀態(tài)參數(shù)、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)參數(shù)等，確保后續(xù)報(bào)警信號(hào)分析和傳輸?shù)募皶r(shí)性。

（3）電能計(jì)量分析。與傳統(tǒng)機(jī)械電能表相比，電力監(jiān)控系統(tǒng)支持的電能表結(jié)構(gòu)可以利用電能脈沖計(jì)量和軟件計(jì)量，構(gòu)建完整的分析機(jī)制，維持有功電能和無(wú)功電能的計(jì)量分析，維持綜合應(yīng)用效果[1]。

1.2事件記錄

電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)記錄斷路器關(guān)閉/關(guān)閉，確保保護(hù)動(dòng)作順序記錄的合理性和標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，微機(jī)保護(hù)過(guò)程或監(jiān)控系統(tǒng)的采集也非常關(guān)鍵，以匹配足夠的內(nèi)存空間，保持?jǐn)?shù)量和時(shí)間段事件順序記錄的標(biāo)準(zhǔn)化。關(guān)鍵是后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控通信應(yīng)具有實(shí)時(shí)處理功能，避免信息事件丟失。

1.3故障實(shí)時(shí)錄入

在供配電設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，還應(yīng)注意故障問(wèn)題，建立更合理的故障分析和控制平臺(tái)。設(shè)置故障記錄功能模塊，集中記錄和分析繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障相關(guān)的電流和母線電壓。記錄時(shí)間一般為保護(hù)啟動(dòng)前2個(gè)電壓周期和保護(hù)動(dòng)作后10個(gè)電壓周期，可保持良好的動(dòng)作保護(hù)，確保重合閘全過(guò)程管理的標(biāo)準(zhǔn)化。

1.4遠(yuǎn)程操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)還可以構(gòu)建完整的遠(yuǎn)程操作模式，操作人員可以借助計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制相關(guān)部件，特別是斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，實(shí)施開(kāi)關(guān)操作，可以有效避免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障影響操作，保留人工操作和遠(yuǎn)程操作的并行功能。以斷路器操作為例，設(shè)置相應(yīng)的鎖功能：斷路器在實(shí)時(shí)操作過(guò)程中自動(dòng)關(guān)閉；本地操作和遠(yuǎn)程操作可實(shí)現(xiàn)相互鎖定，減少干擾問(wèn)題；結(jié)合實(shí)時(shí)信息自動(dòng)分析模式，可控制斷路器和隔離開(kāi)關(guān)；根據(jù)實(shí)時(shí)應(yīng)用模式，無(wú)論是本地還是遠(yuǎn)程操作處理，都可以避免誤操作鎖的影響，并行處理對(duì)象驗(yàn)證、操作性質(zhì)和命令執(zhí)行[2]。

1.5實(shí)時(shí)監(jiān)控

（1）報(bào)警和記錄越限。在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)跟蹤和分析收集到的電流參數(shù)、電壓參數(shù)等基本模擬量。一旦出現(xiàn)越限問(wèn)題，報(bào)警信號(hào)的處理可以立即完成，并完成越xian時(shí)間和越限值的記錄。

（2）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。在供配電控制系統(tǒng)中，需要對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督管理，才能建立良好的供配電控制模式。一般來(lái)說(shuō)，電壓/電流的靜態(tài)偏差和動(dòng)態(tài)擾動(dòng)在電力設(shè)備故障或誤操作問(wèn)題中比較常見(jiàn)，表現(xiàn)為電壓或頻率有明顯的有效值變化，或電壓波動(dòng)、閃變、電壓暫降等現(xiàn)象。在嚴(yán)重的情況下，會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)和瞬態(tài)過(guò)電壓引起的參數(shù)變化。我國(guó)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要集中在三相電壓允許不平衡的規(guī)定和電力系統(tǒng)頻率允許偏差上。借助電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用元件，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄和總結(jié)，確保綜合控制的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容

要明確電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用，必須結(jié)合供配電的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，有效匹配相應(yīng)的設(shè)計(jì)元素，保持整體設(shè)計(jì)效果和應(yīng)用質(zhì)量，確保綜合設(shè)計(jì)水平的優(yōu)化。

2.1組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控組態(tài)軟件是一種具有組態(tài)功能的應(yīng)用軟件，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控處理，還可以完成數(shù)據(jù)采集，保持應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)性，為操作人員提供實(shí)時(shí)觀察和總結(jié)數(shù)據(jù)[3]功能：淤泥組態(tài)軟件的繪畫功能設(shè)計(jì)可以配合相應(yīng)的模塊完成元圖、制位圖、滑動(dòng)條、標(biāo)簽和時(shí)鐘的繪制處理，并可以配合操作水平和圖層屬性完成相關(guān)操作流程；組態(tài)軟件的編輯功能設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)被編輯對(duì)象的旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、粘貼、對(duì)齊等操作；在系統(tǒng)程序啟動(dòng)和退出時(shí)，借助相應(yīng)的指令模塊，可以有效完成實(shí)時(shí)驗(yàn)證操作，避免用戶非法處理；榆實(shí)時(shí)/歷史曲線功能設(shè)計(jì)，通過(guò)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，可以顯示實(shí)時(shí)曲線參數(shù)和歷史曲線參數(shù)，方便用戶直觀了解現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的變化；余報(bào)表處理，總結(jié)分析zhiding數(shù)據(jù)信息，結(jié)合預(yù)定格式輸出信息，了解組態(tài)結(jié)構(gòu)，操作非常靈活方便；愚蠢的OPC接口設(shè)計(jì)，電力監(jiān)控系統(tǒng)的最大價(jià)值是建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集分析能力，有效評(píng)價(jià)變電站自動(dòng)化、建筑自動(dòng)化等功能獲得的數(shù)值參數(shù)，完成合理的數(shù)據(jù)交換工作，保持?jǐn)?shù)據(jù)項(xiàng)處理的實(shí)時(shí)性；yulun報(bào)警功能模塊設(shè)計(jì)主要包括報(bào)jing服務(wù)器、報(bào)警數(shù)據(jù)源、報(bào)警顯示模式、報(bào)警信號(hào)打印等具體模塊，配合實(shí)時(shí)確認(rèn)功能的處理，能夠構(gòu)建完整的應(yīng)用平臺(tái)，維護(hù)供配電設(shè)計(jì)中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用。

2.2網(wǎng)絡(luò)方案

根據(jù)供配電設(shè)計(jì)的基本要求，結(jié)合具體情況實(shí)施相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)方案，保持應(yīng)用管理的科學(xué)性和完整性。目前，更常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)方案主要有以下三種。

（1）對(duì)于一些現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備數(shù)量少、相應(yīng)設(shè)備分布集中的系統(tǒng)，將智能設(shè)備應(yīng)用于總線系統(tǒng)，與智能設(shè)備合作，建立完整的接口轉(zhuǎn)換器和監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)交換模式，有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息處理（圖1）。

圖1第一種網(wǎng)絡(luò)方案

（2）對(duì)于一些現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備數(shù)量多、設(shè)備分布分散的系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備接入模式，建立完整的現(xiàn)場(chǎng)總線分析機(jī)制，確保總線分別接入網(wǎng)關(guān)，保持現(xiàn)場(chǎng)總線調(diào)度的科學(xué)性（圖2）。

圖2第二種網(wǎng)絡(luò)方案

(3)對(duì)于子變電站較多的大型系統(tǒng)，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，需要對(duì)每個(gè)子站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這就要保證每個(gè)子站都設(shè)置智能監(jiān)控設(shè)備，從而達(dá)到站內(nèi)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的綜合效果(圖3)。需要注意的是，獲得授權(quán)后，監(jiān)控中心主機(jī)可以查詢子站監(jiān)控主機(jī)的信息、數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)，保持系統(tǒng)的運(yùn)行效率和信息可靠性。

圖3第3種方案

2.3現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

為確?，F(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備整體布局結(jié)構(gòu)滿足應(yīng)用預(yù)期，整合相關(guān)內(nèi)容，在建立完整的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模式的基礎(chǔ)上，配合監(jiān)控主機(jī)的操作指令，保持良好的動(dòng)態(tài)分析模式：疏浚市場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備數(shù)量多，相應(yīng)動(dòng)能多樣，為確保整體設(shè)計(jì)的合理性，充分結(jié)合客戶的實(shí)際需求，綜合分析電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷等級(jí)，確保現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備選擇的*優(yōu)化，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)保持獨(dú)立狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化，配合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示開(kāi)關(guān)設(shè)備，在處理運(yùn)行參數(shù)、故障信息、事件記錄等內(nèi)容時(shí)，有效保持?jǐn)?shù)據(jù)管理的科學(xué)性和標(biāo)準(zhǔn)化。

3.案例

以Powerlogic軟件為例，電力監(jiān)控系統(tǒng)配置中設(shè)置10kV電源，以CM4250為基礎(chǔ)設(shè)備，采用重要電路和一般電路獨(dú)立設(shè)置方案。

（1）主中壓進(jìn)線電路/重要低壓進(jìn)線電路的監(jiān)控應(yīng)按遙測(cè)、遙信和遙控進(jìn)行。其中，遙測(cè)是對(duì)三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，測(cè)量精度為0.2%；遙信監(jiān)控開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)；遙控是對(duì)開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程進(jìn)行分合控制，配合通信規(guī)定的調(diào)整，完成電能質(zhì)量監(jiān)控。

（2）監(jiān)控一般出線電路，主要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)定分析通信接口信息，MC系列多回路監(jiān)控單元也可完成饋線監(jiān)控。

4.安科瑞電力監(jiān)控解決方案

4.1概述

對(duì)于用戶變電站（一般35kV及以下電壓等級(jí)），通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接觸無(wú)線溫度測(cè)量產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電站、配電、電力安全運(yùn)行和綜合管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)關(guān)、變電站、配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和無(wú)人值守要求，為35kV及以下電壓等級(jí)開(kāi)發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應(yīng)用于電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)變電站的控制和管理，滿足變電站無(wú)人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)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系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

（2） 電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

（3） 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

（4） 運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備zhiding時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

（5） 實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

（6）歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

（7） 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。

（8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

（9） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（10）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

（11）遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

（12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

（13）事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

（14）Web訪問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

（15） APP訪問(wèn)：設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

4.5系統(tǒng)硬件配置

5 .結(jié)束語(yǔ)

將電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在供配電設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能在提升數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性的同時(shí)，打造更加完整的電能質(zhì)量監(jiān)督體系，以保證智能設(shè)備應(yīng)用的科學(xué)性和規(guī)范性，為電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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