淺談智能變配電監(jiān)控系統(tǒng)

東莞市開關(guān)廠有限公司 李 洋

變配電監(jiān)控系統(tǒng)是提高供電系統(tǒng)可靠性的最有效手段，它不但可以減少停電范圍，縮短停電時(shí)間（由原來的幾天、幾小時(shí)，縮短到幾十分鐘，甚至幾十秒，采用該自動化系統(tǒng)后的配電系統(tǒng)，其可靠性可提高到99.99%）而且可以改進(jìn)供電質(zhì)量，改善公司企業(yè)形象，為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。若用人工值班，通過電話聯(lián)系或人工巡視，工作量大，速度也很慢。采用變配電監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、管理，能迅速發(fā)現(xiàn)故障，使設(shè)備按最佳工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測、遙信，達(dá)到節(jié)約能源，減輕運(yùn)行電工人員的勞動強(qiáng)度、改善工作環(huán)境、減少人力，提高勞動生產(chǎn)率，使供電系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

本文結(jié)合我公司參與設(shè)計(jì)某學(xué)院變配電工程的具體案例，論述變配電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的方案。該學(xué)院采用的變配電監(jiān)控系統(tǒng)是高效、安全、經(jīng)濟(jì)、可擴(kuò)展的高、低壓供配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用目前國際流行的面向?qū)ο蟮姆謱?、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，將供配電系統(tǒng)智能型二次設(shè)備的各項(xiàng)功能（保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等諸多功能）重新組合優(yōu)化設(shè)計(jì)所推出的一種開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的新一代電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在主控室實(shí)現(xiàn)對各個(gè)變配電站的遙信、遙控、遙測“三遙”功能，對電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有電氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、事故異常報(bào)警、事件記錄和打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表的整理和打印、電能量成本管理和負(fù)荷監(jiān)控等綜合功能。配變配電智能化管理及監(jiān)控系統(tǒng)(帶UPS)采用分層分布以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分為站控層、通訊管理層、間隔層；保護(hù)和測控可分開配置，結(jié)構(gòu)及功能要求單元化以提高系統(tǒng)可靠性；通訊管理層采用一臺可支持雙以太網(wǎng)、嵌入式CPU、帶實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、支持多種通訊規(guī)約的智能通訊裝置；

1.高壓開關(guān)柜與微機(jī)綜合保護(hù)裝置

開閉所內(nèi)兩路10KV進(jìn)線采用10KV微機(jī)綜合保護(hù)裝置，可設(shè)反時(shí)限過電流速斷、接地故障、低電壓保護(hù)，并且通過內(nèi)部邏輯編程能夠?qū)崿F(xiàn)備用電源自投功能，保證電力永久供應(yīng)。10KV母聯(lián)和出線回路，可設(shè)反時(shí)限過電流速斷、接地故障保護(hù)。變壓器出線回路，設(shè)反時(shí)限過電流速斷、接地故障保護(hù)，溫度保護(hù)。微機(jī)綜合保護(hù)裝置能夠?yàn)殡娏υO(shè)備的安全運(yùn)行提供全面、簡單而可靠的解決方案，它能夠完成對10KV開關(guān)設(shè)備的保護(hù)（速斷、過流、接地、低頻、低電壓等）、測量（電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、電能等等）及監(jiān)視控制（開關(guān)分合閘狀態(tài)、遙控分合等），符合我國電力運(yùn)行人員及測試人員的操作習(xí)慣，出現(xiàn)故障跳閘后能迅速準(zhǔn)確的作出判斷，繼而最大程度的減少因故障而帶來的損失。配備有多種不同功能的擴(kuò)展模塊，能充分滿足用戶的要求。通過與RS485網(wǎng)絡(luò)的連接可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程“四遙”功能。監(jiān)控系統(tǒng)工作電源采用在線式長延時(shí)UPS裝置，可在交流供電電源消失時(shí)不影響監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，仍能夠保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和控制。

2.低壓進(jìn)線、母線聯(lián)絡(luò)和部分回路

該部分的監(jiān)控功能通過智能型網(wǎng)絡(luò)電力參數(shù)測量儀來實(shí)現(xiàn)。多功能測量儀表具備所有電力參數(shù)的測量，完全可以實(shí)現(xiàn)對開關(guān)的遙測、遙信和遙控。通過RS485 Modbus實(shí)現(xiàn)與RS485網(wǎng)絡(luò)的連接。

（1）測量功能：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)和定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測量、顯示并上傳電流、電壓（相、線）、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)、諧波分析、電能質(zhì)量分析等電量參數(shù)。所有的電量參數(shù)均采用交流采樣，保證測量的高精度和實(shí)時(shí)性。定時(shí)數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動轉(zhuǎn)存于硬盤，作為歷史記錄存檔。能對模擬量進(jìn)行合理性校驗(yàn)、上下限比較等。

（2）監(jiān)視功能：動態(tài)刷新系統(tǒng)主接線圖、實(shí)時(shí)顯示各斷路器的分合閘狀態(tài)、開關(guān)故障狀態(tài)等信息。

（3）繼電保護(hù)功能：分散式數(shù)字微機(jī)綜合保護(hù)測控模塊具備控制(開關(guān)就地及遙控合閘、分閘等操作)、測量(電流的測量、記錄和顯示)、遙信信號采集和各種保護(hù)功能（具有完善的三段式保護(hù)、接地保護(hù)等），且具有很高的精確度和可靠性，既可以單獨(dú)完成電流測量，控制和保護(hù)任務(wù)，又可以與監(jiān)控計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)組成完善的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

（4）告警功能：當(dāng)出現(xiàn)斷路器分合閘變位、遙測越限、保護(hù)動作和其它報(bào)警信號時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報(bào)警內(nèi)容。尤其當(dāng)保護(hù)動作、開關(guān)跳閘等事故時(shí)，系統(tǒng)能連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲光、語音，報(bào)警聲光、語音經(jīng)操作員確認(rèn)后方能手動復(fù)位，報(bào)警語音能根據(jù)不同類型的報(bào)警信號發(fā)出不同的聲音。

●開關(guān)變位：自動推出事件報(bào)警窗和故障相大畫面，畫面中變位開關(guān)應(yīng)有變色提示，并在報(bào)警框內(nèi)有簡體中文漢字提示的告警語句及當(dāng)前變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱、回路編號和性質(zhì)(事故跳閘)；

●電流、電壓越限：畫面閃爍提示，并在報(bào)警提示窗里顯示當(dāng)前越限值；

●對于開關(guān)變位、保護(hù)動作、保護(hù)告警等事件除在報(bào)警提示框顯示相應(yīng)內(nèi)容外，還有聲光、語音提示；所有告警事件可打印記錄和寫盤存盤，作為歷史記錄存檔。能對模擬量進(jìn)行合理性校驗(yàn)、上下限比較等。

圖1 變配電監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3.低壓出線回路

（1）每個(gè)輸出回路提供一個(gè)常開和一個(gè)常閉接點(diǎn)和故障接點(diǎn)，并將之引到二次回路的端子排上，然后通過數(shù)據(jù)采集器對每個(gè)開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)其遙信功能，并通過MODBUS協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)連接。

（2）監(jiān)視功能：動態(tài)刷新系統(tǒng)主接線圖、實(shí)時(shí)顯示各斷路器的分閘、合閘狀態(tài)；信號采集器本身自帶智能通訊接口，通過Modbus協(xié)議與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接。信號采集器性能穩(wěn)定、可靠，適用于安全性及響應(yīng)性高的環(huán)境，并且接線簡單，易于安裝，便于維護(hù)。

（3）告警功能：開關(guān)事故跳閘變位時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報(bào)警內(nèi)容，并自動推出事件報(bào)警窗畫面，畫面中變位開關(guān)有變色提示，并在報(bào)警框內(nèi)有簡體中文漢字提示的告警語句及當(dāng)前變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱、回路編號和性質(zhì)(事故跳閘)。報(bào)警聲光、語音經(jīng)操作員確認(rèn)后方能手動復(fù)位，報(bào)警語音能根據(jù)不同類型的報(bào)警信號發(fā)出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

4.干式變壓器（微機(jī)型溫控儀，帶通訊接口）

干式變壓器溫控、溫顯智能裝置能就地/遠(yuǎn)程顯示三相繞組的線芯溫度及最高溫度，能設(shè)定風(fēng)機(jī)啟停溫度，能設(shè)定高溫報(bào)警、超溫跳閘等功能。

（1）測量功能：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)和定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測量、顯示并上傳三相繞組的線芯溫度及最高溫度等參數(shù)。所有的參數(shù)均采用交流采樣，保證測量的高精度和實(shí)時(shí)性。定時(shí)數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動轉(zhuǎn)存于硬盤，作為歷史記錄存檔。

（2）遙信功能：風(fēng)機(jī)告警、變壓器超溫告警、溫控器故障。

（3）告警功能：當(dāng)出現(xiàn)高溫報(bào)警、超溫跳閘等遙測越限報(bào)警信號時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報(bào)警內(nèi)容。尤其當(dāng)高溫保護(hù)動作、開關(guān)跳閘等事故時(shí)，系統(tǒng)能連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲光、語音，報(bào)警聲光、語音經(jīng)操作員確認(rèn)后方能手動復(fù)位，報(bào)警語音能根據(jù)不同類型的報(bào)警信號發(fā)出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

5.自備應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組（帶通訊接口）

（1）測量功能：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)和定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，測量、顯示并上傳電流、電壓、相位、水溫、功率因數(shù)、頻率、轉(zhuǎn)速、潤滑油油壓、潤滑油油溫、啟動電池的電壓、輸出功率等參數(shù)。所有的參數(shù)均采用交流采樣，保證測量的高精度和實(shí)時(shí)性。定時(shí)數(shù)據(jù)可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔自動轉(zhuǎn)存于硬盤，作為歷史記錄存檔。

（2）遙信功能：工作狀態(tài)（運(yùn)行/停機(jī)），工作方式（自動/手動），輸出開關(guān)狀態(tài)，過壓，欠壓，過流，頻率/轉(zhuǎn)速高，水溫高，皮帶斷裂（風(fēng)冷），潤滑油油溫高，潤滑油油壓低，啟動失敗，過載，啟動電池電壓高/低，緊急停車，市電故障，充電器故障。

（3）告警功能：當(dāng)出現(xiàn)水溫過高、油壓過低、超速、過載、頻率過低等越限報(bào)警信號時(shí)，系統(tǒng)能發(fā)出聲光、語音提示，并在屏幕上顯示報(bào)警內(nèi)容。尤其當(dāng)保護(hù)動作、開關(guān)跳閘等事故時(shí)，系統(tǒng)能連續(xù)發(fā)出報(bào)警聲光、語音，報(bào)警聲光、語音經(jīng)操作員確認(rèn)后方能手動復(fù)位，報(bào)警語音能根據(jù)不同類型的報(bào)警信號發(fā)出不同的聲音。所有告警事件可打印記錄和寫盤保存。

自動化的設(shè)備投切可減少運(yùn)行人員對設(shè)備的手動操作，以便及時(shí)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變化，適應(yīng)運(yùn)行的要求。不斷增加模型的復(fù)雜性和基于人工智能的軟件，有助于從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生知識和效率。

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