電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

趙利民

(太原煤氣化股份有限公司焦化廠，山西太原030024)

電力供應(yīng)是整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)、人民生活的基本保證之一。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力需求越來越大，電網(wǎng)的負(fù)荷也越來越重。由于用戶生活質(zhì)量、辦公效率和生產(chǎn)工藝的不斷提高，供電系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性、連續(xù)性已成為困擾供電企業(yè)的主要問題，怎樣在滿足生產(chǎn)、生活用電的同時(shí)，有效地節(jié)約電能，提高供電可靠性、加快事故處理速度也成為電力工作者迫切需要解決的問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及現(xiàn)代低壓監(jiān)控技術(shù)的日趨完善，實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、控制的智能化、網(wǎng)絡(luò)化，已成為今后發(fā)展的必然的趨勢(shì)。

1 意義

通過應(yīng)用電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保證供電可靠性，提高電力品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)變電站的無人值守或者少人值守，可以進(jìn)一步提高企業(yè)決策管理水平，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管理運(yùn)營方式，提升企業(yè)形象，推動(dòng)供電管理逐步向自動(dòng)化、綜合化、集中化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化方向發(fā)展。

2 概述

電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套完整的送配電綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)，它成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)供電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備維護(hù)及供電綜合信息的管理。系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代化控制理論將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)有機(jī)的融為一體，通過安裝在電力設(shè)備上的多種傳感器和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，遠(yuǎn)程在線監(jiān)視、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備周圍的環(huán)境狀況，當(dāng)電力設(shè)備或周圍現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生異常時(shí)，能在第一時(shí)間自動(dòng)采集、并向上級(jí)遠(yuǎn)方監(jiān)控管理中心發(fā)送監(jiān)測(cè)信息(數(shù)據(jù)、語音、視屏等)和報(bào)警信息，使運(yùn)行人員在遠(yuǎn)方監(jiān)控管理中心便可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽、監(jiān)視，監(jiān)控，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)將故障消滅在萌芽狀態(tài)。該系統(tǒng)采用分層分布開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可與第三方系統(tǒng)(例如BAS、SCADA、DCS、工廠能源管理系統(tǒng)等)實(shí)現(xiàn)無縫的互連。

3 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

3.1 電能管理

系統(tǒng)可自動(dòng)記錄日、周、月、年負(fù)荷，優(yōu)化負(fù)荷分配，精確計(jì)算電力消耗(電費(fèi))與用電需量，幫助用戶實(shí)現(xiàn)移峰填谷，平衡負(fù)荷，達(dá)到節(jié)約電費(fèi)的目的。

3.2 提高可靠性

系統(tǒng)可根據(jù)供電的實(shí)際情況合理安排檢修計(jì)劃，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，防止事故發(fā)生，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)反映故障原因，及早排除故障。

3.3 提高工作效率

系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)匯總功能，免除了日常抄表工作和報(bào)表計(jì)算，減少了維護(hù)人員的工作量及勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

3.4 提高調(diào)度水平

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力參數(shù)，狀態(tài)信息實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供電設(shè)施的遠(yuǎn)程控制及相關(guān)保護(hù)參數(shù)的在線整定，為安全、穩(wěn)定、高質(zhì)量的供電提供了有力保障。

3.5 可實(shí)現(xiàn)信息的擴(kuò)展與互連

電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，可與多種應(yīng)用系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了供配電數(shù)據(jù)的充分共享。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 性能價(jià)格比高，功能全面

系統(tǒng)底層采用網(wǎng)絡(luò)型智能儀表，完全滿足對(duì)電力系統(tǒng)的管理、保護(hù)、監(jiān)控及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的全部要求。系統(tǒng)融入了當(dāng)今國內(nèi)外最新的變配電自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供配電全過程的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視。

4.2 科學(xué)管理，節(jié)約成本

系統(tǒng)按照少人或無人值守方式設(shè)計(jì)，在可靠提高管理連續(xù)性和自動(dòng)化程度的同時(shí)，最大程度解放了勞動(dòng)力，提高了人們的生活質(zhì)量。充分降低了管理成本，并為合理配電、節(jié)能環(huán)保提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為供配電調(diào)度指揮提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、信息化、低成本化的全新平臺(tái)。

4.3 組網(wǎng)靈活，通用性強(qiáng)

電力參數(shù)測(cè)量?jī)x等保護(hù)測(cè)控單元分散安裝在高低壓開關(guān)柜中，均配置有RS485通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus－RTU/Profibus－DP通訊協(xié)議，所有測(cè)控設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)層統(tǒng)一成網(wǎng)。上層通訊網(wǎng)絡(luò)采用多種結(jié)構(gòu)形式，可以是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)、電話線或是無線網(wǎng)絡(luò)等等。

4.4 接口規(guī)范，安全擴(kuò)展

系統(tǒng)后臺(tái)監(jiān)控軟件采用專業(yè)的電力版軟件，具有組態(tài)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)和可擴(kuò)展的特點(diǎn)。通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔清晰，通訊接口規(guī)范，支持多種標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，如 Modbus、Profibus、CDT、IEC870－5－101、OPC等協(xié)議。二次設(shè)備可隨一次設(shè)備的變化而方便地改變內(nèi)部控制邏輯，改、擴(kuò)建工程中在不影響整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供電設(shè)備的無擾動(dòng)安裝，方便了用戶的增容和改造。

4.5 良好的擴(kuò)充性

系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮了供電系統(tǒng)增容的可能性?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理主機(jī)均可擴(kuò)容，當(dāng)系統(tǒng)增容時(shí)，只需將管理設(shè)備與系統(tǒng)直接進(jìn)行連接，而無需對(duì)線路進(jìn)行改造;系統(tǒng)主機(jī)采用大容量產(chǎn)品，為將來擴(kuò)容保留了充分的冗余空間和設(shè)備接口。

4.6 系統(tǒng)的可操作性

整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備齊全、功能完善、操作簡(jiǎn)便、便于維護(hù)、易于掌握。系統(tǒng)在操作人員與設(shè)備之間建立起了友好的界面，使操作者無論是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置還是日常運(yùn)行，只要通過鍵盤進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可完成，即使沒有經(jīng)驗(yàn)的操作者，也只需稍加培訓(xùn)，便能掌握一般操作。

4.7 系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性

系統(tǒng)底層設(shè)備全部選用的是經(jīng)過用戶大量使用并且成熟的產(chǎn)品，為防止雷擊所有設(shè)施均保證良好接地，為重點(diǎn)設(shè)備配備了專用UPS電源。管理層配置了防火墻，安裝了防病毒軟件，從硬件上做到了內(nèi)外網(wǎng)隔離。應(yīng)用系統(tǒng)選用的是專業(yè)版電力監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)版數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)具有嚴(yán)格的權(quán)限管理及完善的運(yùn)行日志記錄等功能。

5 功能結(jié)構(gòu)

電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)按功能或區(qū)域自下而上分為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和系統(tǒng)管理層。

5.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層，指現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)的測(cè)量控制部分，它對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種供配電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集測(cè)量，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)焦芾韺?，它由微機(jī)保護(hù)裝置、電力參數(shù)測(cè)控儀表等設(shè)備組成?，F(xiàn)場(chǎng)層各部分裝置相對(duì)獨(dú)立，可獨(dú)立完成對(duì)設(shè)備相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的測(cè)量、控制、報(bào)警、通訊，具有實(shí)時(shí)顯示設(shè)備工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、故障信息和事件記錄等功能。

5.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

網(wǎng)絡(luò)通訊層，是指完成監(jiān)控系統(tǒng)通訊所涉及的底層通訊鏈路(如RS485/232、無線通訊系統(tǒng))、通訊轉(zhuǎn)換設(shè)備(如以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)交換機(jī))及頂層通訊鏈路(如光纖以太網(wǎng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò))等的總稱。網(wǎng)絡(luò)層是連接現(xiàn)場(chǎng)層和管理層的通訊紐帶。本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信層共分為兩層:現(xiàn)場(chǎng)各供電設(shè)備與PLC控制系統(tǒng)之間通過RS485/232連接進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議采用Modbus/Profibus協(xié)議;上層監(jiān)控中心與各配電所之間采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通訊介質(zhì)采用光纖或者無線通訊，通訊協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。

5.3 系統(tǒng)管理層

系統(tǒng)管理層是整個(gè)電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，是實(shí)現(xiàn)管理、控制、分析、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能的指揮中心。它集中管理本系統(tǒng)全部變配電設(shè)備，接受現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層上傳的全部數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)，以數(shù)字、曲線、報(bào)表等形式直觀地顯示在屏幕上，實(shí)時(shí)顯示各供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及在線運(yùn)行參數(shù)，完成對(duì)受控對(duì)象的遠(yuǎn)程控制。同時(shí)管理層可以通過OPC或其他方式向其他系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)的電力數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與其它管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。管理層配置有監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)控工作站，監(jiān)控服務(wù)器用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān)控工作站從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各配電室。管理層系統(tǒng)軟件采用專業(yè)的電力監(jiān)控軟件，具有較強(qiáng)的安全管理機(jī)制及數(shù)據(jù)采集處理能力，支持多種網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，軟件人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，安裝容易，單個(gè)畫面便可完成所有應(yīng)用操作。

5.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

6 結(jié)束語

電力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)供配電設(shè)備的監(jiān)視、保護(hù)、控制、測(cè)量、報(bào)警等功能的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完全能滿足對(duì)變電站遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視的功能以及無人值守的需要。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用為供電企業(yè)安全穩(wěn)定供電，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，全面提高管理水平，提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理平臺(tái)。

［1］羅炳華，孫勝進(jìn).電力監(jiān)控軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.江蘇電器，2008(8):32 －33.