基于現(xiàn)場總線的城市配電房綜合管理系統(tǒng)

何祖彬　張發(fā)斌

摘 要：介紹了基于現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信技術的配電房開關柜管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對底層非智能設備的智能化加強在線監(jiān)控供電設備，并利用后臺軟件對現(xiàn)場所采集的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一分析和處理，從而提高管理效率。

關鍵詞：配電管理系統(tǒng)；現(xiàn)場總線；數(shù)據(jù)分析；配電站

中圖分類號：TM769 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.096

開關柜管理系統(tǒng)有針對性地將公用配電房作為主要服務對象，同時，支持在線和離線方式的自動化管理，為供電公司提供了分散數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析問題的解決方案。

1 系統(tǒng)結構

該系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結構，分為現(xiàn)智能傳感器和現(xiàn)場監(jiān)控層，可以加配后臺監(jiān)控管理中心。智能傳感器、現(xiàn)場監(jiān)控層采用FCS總線集成嵌入管理系統(tǒng)，通過GSM網(wǎng)絡和通信線發(fā)送運行數(shù)據(jù)、信息、故障報警和環(huán)境參數(shù)等運行工況數(shù)據(jù)。其中，故障信息可通過短信方式通知指定維護人員，同時，可通過已有的通訊介質上傳至配網(wǎng)中心后臺的監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可兼容其他底層系統(tǒng)的接入，比如變壓器經(jīng)濟運行系統(tǒng)、故障報警系統(tǒng)和動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等，從而使整個配電房信息化和對外具有統(tǒng)一標準的接口。

1.1 智能傳感器

智能傳感器由所有受監(jiān)視設備組成，包括高壓開關、低壓框架斷路器（進線和聯(lián)絡）和低壓塑殼出線斷路器等，通過各設備的狀態(tài)反應各高、低壓回路的狀態(tài)信息。智能傳感器可以是智能設備，也可以是非智能設備，現(xiàn)場智能設備自身可以檢測和產(chǎn)生故障信號。對于非智能化設備，根據(jù)其數(shù)量配置硬節(jié)點連接、加裝智能通訊設備和現(xiàn)場總線傳遞的狀態(tài)變化信息和運行數(shù)據(jù)，可為全面實現(xiàn)配網(wǎng)自動化打下設備層的信息化基礎（如果全面實施配網(wǎng)自動化而沒有終端供電設備層的信息化作基礎支持，則無法得到滿意的效果）。

1.2 現(xiàn)場監(jiān)控層

現(xiàn)場監(jiān)控層分為以下2層：①系統(tǒng)獨立運行。現(xiàn)場監(jiān)控層是以嵌入管理的方式通過ModbusServer或OPCServer等，并配置GSM專用導航器，可提供總線采集智能設備和現(xiàn)場總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，從而使系統(tǒng)就地實時處理分析本節(jié)點的數(shù)據(jù)。②系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行。當開關柜智能監(jiān)測管理系統(tǒng)有后臺監(jiān)控管理中心或作為配電自動化子站時，可通過標準數(shù)據(jù)接口與配網(wǎng)中心的監(jiān)控管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，將重要數(shù)據(jù)和上位機所需參數(shù)發(fā)送至后臺管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)單配電房的信息化。

1.3 后臺監(jiān)控管理中心

后臺監(jiān)控管理中心對整個供配電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控管理，且可使標準數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)（BA、DCS和消防系統(tǒng)等）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)監(jiān)控

系統(tǒng)監(jiān)控分為以下2部分：①在監(jiān)控界面上實現(xiàn)“四遙”功能（遙測、遙控、遙信和遙調）；②當現(xiàn)場設備發(fā)生故障或報警時，系統(tǒng)自動彈出警示界面，并記錄故障、報警信息。

2.2 設備維護

設備維護分為以下2部分：①實時監(jiān)測設備維護參數(shù)（例如運行時間統(tǒng)計、斷路器觸頭磨損等），提供設備老化或故障隱患的早期預警；②設備檢修、保養(yǎng)信息記錄；③提供設備定值管理功能。

2.3 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理分為以下5部分：①提供實時數(shù)據(jù)字典功能。實時監(jiān)測現(xiàn)場設備的測量參數(shù)和狀態(tài)信息。②提供歷史數(shù)據(jù)字典功能。實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印功能。③提供負荷分析功能。生成用電設備在一定時間段內(nèi)的負荷趨勢圖。④提供基于Excel的定時和實時報表?？梢宰詣由扇請蟊怼⒃聢蟊砗湍陥蟊?，且可以實現(xiàn)召喚打印、定時存儲和打印。⑤故障查詢分析。

2.4 安全管理

安全管理分為以下2方面：①權限管理。實現(xiàn)用戶權限管理和訪問控制，增加用戶有效期時鐘和集中授權鑒權，以保證系統(tǒng)的安全性。②交接班管理。為了維護系統(tǒng)的安全性，在用戶交接班時，必須輸入工號、用戶名和口令以完成交接班工作。

2.5 設備管理

可利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電力設備安全性、可靠性的數(shù)據(jù)分析；通過分析設備，提前對設備進行狀態(tài)檢修和維護，從而提高設備的持續(xù)供電能力、供電安全性，最終延長設備壽命；對設備故障進行提前預警和故障狀態(tài)下的承載負荷能力評估，以縮短停電時間，降低經(jīng)濟損失；為設備更新決策提供數(shù)據(jù)支持。

2.6 設備層故障的自愈

隨著軟件技術的不斷發(fā)展，可利用高級語言靈活編程的優(yōu)勢，在管理系統(tǒng)中嵌入故障自愈模型，以實現(xiàn)設備層的自我自愈；當設備層無法實現(xiàn)故障自愈時，可通過軟件技術實現(xiàn)管理故障的主動上報，交由配電網(wǎng)架結構實現(xiàn)故障的隔離和自愈。

2.7 數(shù)據(jù)發(fā)布

數(shù)據(jù)發(fā)布分為以下2方面：①數(shù)據(jù)接口擴展。數(shù)據(jù)接口按通訊協(xié)議和傳輸方式分為“MODBUS-RTUServer、MODBUS- TCPServer和PROFIBUS-DPSlave”等接口類型。②Web發(fā)布。用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)，使用IE瀏覽器遠程監(jiān)視實時畫面、實現(xiàn)操作控制和查看故障信息。

3 結束語

配電能綜合管理系統(tǒng)是一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下運行、性能可靠和造價低廉的通信系統(tǒng)，可形成末端供電設備和元器件的設備底層網(wǎng)絡，完成現(xiàn)場供電設備之間的多點數(shù)字通信，實現(xiàn)底層現(xiàn)場供電設備之間、整個供電生產(chǎn)現(xiàn)場與外界（配網(wǎng)中心）按公開、規(guī)范和專用密級的通信協(xié)議的信息交換，并采用了目前技術成熟、可靠性高和價格低廉的現(xiàn)場總線技術，可對末端供電設備實現(xiàn)管理和信息集成，從而實現(xiàn)高效運行。此外，該系統(tǒng)既可獨立運行，也可為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享，從而為全面實現(xiàn)配網(wǎng)自動化打下設備層的信息化基礎。

參考文獻

[1]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[2]張浩，譚克勤，朱守云.現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡應用技術手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2004.

〔編輯：張思楠〕