工廠變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

■ 聯(lián)合汽車電子有限公司 郭丹春

1 系統(tǒng)功能概要

變配電計算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，可以利用計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使變電站值班人員迅速而準(zhǔn)確地獲得變電站運行的實時信息，完整地掌握變電站的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)變電站運行的故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘，減少和避免操作、誤判斷，縮短事故停電時間，實現(xiàn)對工廠變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。

2 變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架

國內(nèi)外變電站自動化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展大體經(jīng)歷了集中式和分布式兩個階段。

2．1 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。現(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、故障波形記錄器與變壓器溫度儀表等。

控制層采用了1臺PLC，負(fù)責(zé)采集各高低壓斷路器分合閘狀態(tài)、手車工作位置以及直流屏故障報警等信號。在主監(jiān)控計算機(jī)的控制下，通過PLC輸出模塊將警報信號盤上光字牌點亮并使聲光報警器動作。另外，控制層使用光纖收容箱和ZC一22通信轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)場層的綜保繼電器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS-232通信方式，將數(shù)據(jù)傳送到電力監(jiān)控計算機(jī)。

信息層主要是1臺工控機(jī)，安裝了El ipse ScadaV3．0專用電力監(jiān)控軟件。電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫為SQL Server 2000，用于保存電力監(jiān)控系統(tǒng)采集的各種數(shù)據(jù)以生成用戶所需的報表和趨勢圖等。

集中式變電站自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的主要問題是：信息層的工控機(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。在前置機(jī)故障情況下，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能；自動化擴(kuò)展需求的功能難以實現(xiàn)。

2．2 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)，按照功能劃分為后臺機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)和前置機(jī)系統(tǒng)3個子系統(tǒng)。后臺機(jī)、服務(wù)器、前置機(jī)之間采用高速以太網(wǎng)通信，前置機(jī)和保護(hù)裝置、智能模塊之間采用主流工業(yè)接口(如RS-485等)， 內(nèi)嵌IEC 870—5—103、Modbus RTU等通信規(guī)約，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)部各個系統(tǒng)無縫集成。分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比集中式系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：

(1)可靠性高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，風(fēng)險分散；當(dāng)站控層系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而重要的保護(hù)、控制功能在間隔層仍可繼續(xù)運行。

(2)間隔層任一智能單元損壞不會導(dǎo)致全站的通信中斷和長期占用全站的通信網(wǎng)絡(luò)。

(3)分布式結(jié)構(gòu)可大大減少電纜，節(jié)約投資，簡化了調(diào)試過程。

3 監(jiān)控系統(tǒng)功能

變配電計算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)具有如下功能：

(1)變電站實時在線監(jiān)視運行，采用變配電計算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，不僅能對系統(tǒng)各種運行開關(guān)量狀態(tài)和電量參數(shù)進(jìn)行實時采集和顯示，而且更安全、可靠、直觀。

(2)及時準(zhǔn)確地進(jìn)行故障報警和故障跳閘報警。

(3)可對潛在的事故進(jìn)行預(yù)報警，同時實現(xiàn)各種電量的超限報警。

(4)改善配電系統(tǒng)管理。

(5)供電質(zhì)量(諧波失真度THD／最大、最小、平均值／電壓合格率)實時分析功能，可實時監(jiān)測電網(wǎng)供電質(zhì)量的各項指標(biāo)，便于分析電網(wǎng)故障原因。

4 應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題

電力監(jiān)控系統(tǒng)在工廠實際應(yīng)用過程中應(yīng)注意如下問題：

(1)在電力監(jiān)控硬件的選用上應(yīng)注重質(zhì)量穩(wěn)定、保護(hù)功能齊全的硬件。某項目曾經(jīng)選用l臺研華工控機(jī)(EDG4504 NPORT)，在使用不到1年的時間就發(fā)生故障，導(dǎo)致現(xiàn)場區(qū)域的電力監(jiān)控癱瘓，無法實時監(jiān)測各變電站高低壓開關(guān)設(shè)備狀態(tài)和變壓器工作溫度等重要參數(shù)，現(xiàn)場的電量統(tǒng)計報表也無法正常生成。雖然聯(lián)系原廠家進(jìn)行維修，但是由于維修時間超過半個月，給用戶帶來極大的不便。

(2)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)平衡好計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)系。監(jiān)控主機(jī)的首要任務(wù)是實時地觀察變電站內(nèi)各高低壓開關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)以及報警信號，而電能數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控主機(jī)的次要任務(wù)。但在系統(tǒng)應(yīng)用中，現(xiàn)場大量的多功能電表采集數(shù)據(jù)也接人監(jiān)控主機(jī)，造成監(jiān)控主機(jī)既要負(fù)責(zé)與變電站內(nèi)各綜保繼電器數(shù)據(jù)通信，又要和現(xiàn)場大量的多功能電表進(jìn)行通信，導(dǎo)致監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)資源被大量占用，系統(tǒng)工作速度放慢，甚至發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。解決辦法為增加1臺IBM Server運行sQL Server2000的工作計算機(jī)，把監(jiān)控系統(tǒng)分成操作主機(jī)與數(shù)據(jù)庫主機(jī)，改善數(shù)據(jù)庫占用計算機(jī)資源太大的問題。

(3)系統(tǒng)報警應(yīng)及時準(zhǔn)確，報警必須與現(xiàn)場故障時間同步，最低報警反應(yīng)時間小于1秒，不能出現(xiàn)任何誤動作或誤報警。由于系統(tǒng)綜保繼電器的通信連接采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)．當(dāng)連接的綜保繼屯器數(shù)量較多肘，監(jiān)控主機(jī)的一次掃描周期就需要半分鐘以上，當(dāng)其中1臺綜保繼電器發(fā)出的報警信息正好在主機(jī)掃描周期剛剛結(jié)束時發(fā)出，待掃描到新的報警信息時間還需要1個周期，系統(tǒng)報警時間將會超過1分鐘，因此不能及時地進(jìn)行報警。解決辦法為優(yōu)化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和通信協(xié)議，變被動的系統(tǒng)掃描查詢報警信息模式為報警單元發(fā)出報警信息后系統(tǒng)主動接受和判別的模式，以提高系統(tǒng)報警響應(yīng)時間。

(4)在電力監(jiān)控工程施工中還應(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)的控制回路不能進(jìn)入站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)， 監(jiān)控系統(tǒng)只是用來顯示，安全可靠性等級較低的系統(tǒng)不能影響等級更高的系統(tǒng)；做好系統(tǒng)各報警點的功能測試，在系統(tǒng)完成后一定要進(jìn)行各高低壓開關(guān)位置狀態(tài)和報警功能的測試，以防發(fā)生誤報和漏報。