文摘：本文介紹了工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用以及工程建設(shè)中遇到的問題及解決辦法。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)Modbus通信協(xié)議多功能電表分布式

引言

系統(tǒng)功能概述變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使變配電站值班人員快速準(zhǔn)確地獲取變配電站運(yùn)行的實(shí)時信息，wan全掌握變配電站的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)變配電站運(yùn)行故障，并做出相應(yīng)的決策和處理。同時，值班管理人員可以根據(jù)變配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度和遠(yuǎn)程控制，減少和避免操作和誤判，縮短事故停電時間，實(shí)現(xiàn)工廠變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代運(yùn)行管理。

1變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

國內(nèi)外變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展大致經(jīng)歷了集中式和分布式兩個階段。

1.1集中式變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)

集中式變電站系統(tǒng)分為現(xiàn)場層、控制層和信息層?，F(xiàn)場層主要包括高壓開關(guān)柜綜合保護(hù)繼電器、集合式多功能電表、故障波形記錄器和變壓器溫度計(jì)。

一個PI用于控制層．C，負(fù)責(zé)收集各高低壓斷路器的開關(guān)狀態(tài)、手車的工作位置、DC屏幕故障報(bào)警等信號。在主監(jiān)控計(jì)算機(jī)的控制下，報(bào)警信號盤上的光字牌通過PLC輸出模塊進(jìn)行

點(diǎn)亮并使聲光報(bào)警器工作。此外，控制層使用光纖容器和ZC-22通信轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)場層的綜合保護(hù)繼電器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232通信模式，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏ΡO(jiān)控計(jì)算機(jī)。

信息層主要是L臺工控機(jī)，安裝了ElipseScadaV3。．0電力監(jiān)控軟件。電力監(jiān)控系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)庫為SOLServer2000，用于保存電力監(jiān)控系統(tǒng)收集的各種數(shù)據(jù)，以生成用戶所需的報(bào)告和趨勢圖。

集中式變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要問題是，信息層的工業(yè)控制機(jī)，即前置管理機(jī)，任務(wù)繁重，引線多，形成了信息的“瓶頸"，降低了整個系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)前置機(jī)出現(xiàn)故障時，所有本地和遠(yuǎn)程信息和功能都將丟失；很難實(shí)現(xiàn)自動擴(kuò)展需求的功能。

1.2分布式變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)

整個變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，按功能分為三個子系統(tǒng)：后臺系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)和前臺系統(tǒng)。主流工業(yè)界面（如RS-485等）用于后臺機(jī)器、服務(wù)器和前臺機(jī)器之間的高速以太網(wǎng)通信，主流工業(yè)界面用于前臺機(jī)器與保護(hù)裝置和智能模塊之間的嵌入式IEC870-5-103、通信規(guī)定，如ModbusRTU，同時為企業(yè)管理系統(tǒng)BA、OA、MIS等留有接口，便于企業(yè)內(nèi)各系統(tǒng)的無縫集成。圖l顯示了分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)圖。

圖1分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

與集中式系統(tǒng)相比，1.3分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：

（1）可靠性高，設(shè)備故障的任何一部分只影響局部，風(fēng)險(xiǎn)分散；當(dāng)站點(diǎn)控制層系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，只影響監(jiān)控部分，重要的保護(hù)和控制功能可以在間隔層繼續(xù)運(yùn)行。

（2）間隔層中任何智能單元的損壞都不會導(dǎo)致整個車站的通信中斷，也不會導(dǎo)致整個車站的通信網(wǎng)絡(luò)長期占用。

（3）分布式結(jié)構(gòu)可以大大減少電纜，節(jié)省投資，簡化調(diào)試過程。

2監(jiān)控系統(tǒng)的功能

2.1變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)具有以下功能：

（1）變電站實(shí)時在線監(jiān)控運(yùn)行。采用變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時收集和顯示系統(tǒng)各種運(yùn)行開關(guān)的狀態(tài)和功率參數(shù)，而且更加安全、可靠、直觀。

（2）及時、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障報(bào)警和故障跳閘報(bào)警。

（3）在實(shí)現(xiàn)各種電力超限報(bào)警的同時，可以對潛在事故進(jìn)行預(yù)報(bào)。

（4）改進(jìn)配電系統(tǒng)管理。

（5）電源質(zhì)量(THD諧波失真度)／*大，小，平均值／實(shí)時分析功能，實(shí)時監(jiān)控電網(wǎng)供電質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)，便于分析電網(wǎng)故障原因。

3應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題

（1）在工廠的實(shí)際應(yīng)用中，電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)注意以下問題：在選擇電力監(jiān)控硬件時，應(yīng)注意質(zhì)量穩(wěn)定、保護(hù)功能齊全的硬件。有一次，一個項(xiàng)目選擇了l臺研華工業(yè)控制機(jī)(EIX；-4504NPORT）在使用不到一年的時間內(nèi)發(fā)生故障，導(dǎo)致現(xiàn)場電力監(jiān)測癱瘓，無法實(shí)時監(jiān)測各變電站高低壓開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)和變壓器的工作溫度等重要參數(shù)，無法正常生成現(xiàn)場電力統(tǒng)計(jì)報(bào)告。雖然我們聯(lián)系了原廠家進(jìn)行維修，但由于維修時間超過半個月，給用戶帶來了極大的不便。

（2）在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的關(guān)系應(yīng)該得到平衡。監(jiān)控主機(jī)的主要任務(wù)是實(shí)時觀察變電站各高低壓開關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)和報(bào)警信號，而電能數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控主機(jī)的次要任務(wù)。然而，在系統(tǒng)應(yīng)用中，現(xiàn)場大量多功能電表采集數(shù)據(jù)也連接到監(jiān)控主機(jī)上，導(dǎo)致監(jiān)控主機(jī)不僅負(fù)責(zé)與變電站內(nèi)各種綜合保護(hù)繼電器的數(shù)據(jù)通信，還負(fù)責(zé)與現(xiàn)場大量多功能電表進(jìn)行通信，導(dǎo)致監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)資源被占用，系統(tǒng)工作速度減慢，甚至崩潰。

（3）系統(tǒng)報(bào)警應(yīng)及時準(zhǔn)確，報(bào)警應(yīng)與現(xiàn)場故障時間同步。*低報(bào)警響應(yīng)時間小于1秒，無誤操作或誤報(bào)警。由于系統(tǒng)綜合保護(hù)繼電器的通信連接采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，當(dāng)連接的綜合保護(hù)繼電器數(shù)量較多時，監(jiān)控主機(jī)的掃描周期需要半分鐘以上。當(dāng)一個綜合保護(hù)繼電器發(fā)送的報(bào)警信息在主機(jī)掃描周期剛剛結(jié)束時發(fā)送時，需要一個周期才能掃描新的報(bào)警信息，系統(tǒng)的報(bào)警時間將超過1分鐘，因此無法及時報(bào)警。解決方案是優(yōu)化系統(tǒng)

（4）在電力監(jiān)控工程建設(shè)中，還應(yīng)注意電力監(jiān)控系統(tǒng)的線路不能影響繼電保護(hù)系統(tǒng)，繼電保護(hù)的控制電路不能進(jìn)入車站監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)僅用于顯示，安全性和可靠性水平較低的系統(tǒng)不能影響水平較高的系統(tǒng)；做好系統(tǒng)各報(bào)警點(diǎn)的功能測試。系統(tǒng)完成后，必須測試各高低壓開關(guān)的位置和報(bào)警功能，以防止誤報(bào)和遺漏。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

對于用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），綜合自動監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣觸點(diǎn)無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測裝置、電弧保護(hù)裝置等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)變電、配電、用電的安全運(yùn)行和綜合管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開關(guān)站、變電站和配電室。

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)自動化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發(fā)的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個開放、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，集電力自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)于一體，集保護(hù)、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于電壓水平在35kV以下的城市電網(wǎng)、農(nóng)業(yè)電網(wǎng)變電站和用戶變電站。它可以實(shí)現(xiàn)變電站的quan方位控制和管理，或滿足變電站無人值的需求

4.2應(yīng)用場所

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

實(shí)時監(jiān)測；電參量查詢；曲線查詢；運(yùn)行報(bào)表；實(shí)時告警；歷史事件查詢；電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

用戶權(quán)限管理；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；電能質(zhì)量監(jiān)測；遙控功能；故障錄波；事故追憶；Web訪問；APP訪問

5系統(tǒng)硬件配置

參考文獻(xiàn)：

[1]郭丹春.工廠變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.