配電智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

摘 要：微電子、電力電子、抗干擾等新技術(shù)的迅速發(fā)使提高變電站自動化程度、建設(shè)無人值班變配電站成為必然趨勢和發(fā)展方向。系統(tǒng)集監(jiān)視、測量、計量、控制、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通訊和綜合管理等多項(xiàng)功能于一體，滿足我國電力行業(yè)規(guī)范及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的電力綜合自動化系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能化；綜合監(jiān)控；開發(fā)應(yīng)用；功能；效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.117

1 概述

起于20世紀(jì)60年代的電力系統(tǒng)自動監(jiān)控技術(shù)隨著微電子、電力電子、抗干擾等新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的成熟得到了空前發(fā)展。將設(shè)備正常及事故情況下的監(jiān)測、保護(hù)、控制、電力計量等融合在一起，達(dá)到高層次、高透明度的良好管理，已成為一種必然趨勢和發(fā)展方向。

2 設(shè)計依據(jù)

GB7251.1-1997《低壓成套開關(guān)設(shè)備》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50171-92《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》

GB/T13729-92《遠(yuǎn)動終端通用技術(shù)條件》

GB50303-2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

DL/T645—1997《多功能電能表通信規(guī)約》

DL/T587-1996《微機(jī)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行管理規(guī)程》

3 配電智能化綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成

系統(tǒng)按配電智能綜合監(jiān)控方案考慮，在總配電室中央控制值班室設(shè)置監(jiān)控計算機(jī)2臺，用以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的冗余控制，同時為保證系統(tǒng)和公司局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中的穩(wěn)定運(yùn)行，防止網(wǎng)絡(luò)病毒的破壞，配置服務(wù)器1臺，同時服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)布計算機(jī)，用以實(shí)現(xiàn)對公司高、低壓系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。系統(tǒng)集監(jiān)視、測量、計量、控制、保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)通訊和綜合管理等多項(xiàng)功能于一體，實(shí)行單元化配置，具有實(shí)時數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)計功能；系統(tǒng)參數(shù)/越限定值參數(shù)設(shè)置；事件告警及事故分析；報表顯示數(shù)據(jù)庫管理/運(yùn)行記錄。智能化、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化滿足我國電力行業(yè)規(guī)范及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 系統(tǒng)組成

3.1.1 高壓系統(tǒng)

總配電室：進(jìn)線1回路，儀表測量1回路，出線6回路。

三配電室：進(jìn)線1回路，儀表測量1回路，出線3回路。

南配電室：進(jìn)線1回路，儀表測量1回路，出線1回路

3.1.2 低壓系統(tǒng)

總配電室：進(jìn)線1回路，低壓無功補(bǔ)償1回路，出線12回路。

三配電室：進(jìn)線3回路，低壓無功補(bǔ)償2回路，出線22回路，聯(lián)絡(luò)開關(guān)2路。

南配電室：進(jìn)線1回路，低壓無功補(bǔ)償1回路，出線13回路。

3.1.3 變壓器

總配電室：運(yùn)行溫度2回路（溫控實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇的自動運(yùn)行）

三配電室：運(yùn)行溫度8回路（溫控實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇的自動運(yùn)行）

南配電室：運(yùn)行溫度1回路（溫控實(shí)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇的自動運(yùn)行）

3.1.4 監(jiān)控系統(tǒng)

采用當(dāng)今國際先進(jìn)的分層分布式結(jié)構(gòu)（三層設(shè)備，兩級網(wǎng)絡(luò)），以保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性和實(shí)時性，三層設(shè)備為：站端控制層、前置通訊層和現(xiàn)場間隔層。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)配置及指標(biāo)

3.2.1 現(xiàn)場間隔層硬件配置

3.2.2 通訊前置層硬件配置

3.2.3站端管理層軟硬件配置

3.4 模擬屏系統(tǒng)

模擬屏據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果通過光電效果模擬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)時電流、電壓，一直作為大型企業(yè)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中的重要的組成部分，在電力行業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。

模擬屏系統(tǒng)不僅要通過數(shù)據(jù)總線把根據(jù)高、低壓一次接線圖的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時電流顯示在模擬屏上，還要根據(jù)電力運(yùn)行規(guī)程檢測操作人員操作是否正確，指導(dǎo)操作。模擬屏裝有LED動態(tài)滾動屏實(shí)時顯示高低壓開關(guān)的動作事件，有合分閘操作時同時語音報警，持續(xù)報告三次。

3.5 監(jiān)控軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、測量、控制和管理，事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢、操作指導(dǎo)等。完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理、操作控制、人機(jī)聯(lián)系、單耗管理、故障追憶及分析、運(yùn)行報表及負(fù)荷曲線自動生成、報警處理和歷史事件查詢等功能。畫面中都設(shè)置了幫助按鈕，點(diǎn)擊幫助按鈕，彈出對整個畫面的說明及在值班過程中針對每一配電室應(yīng)注意的事項(xiàng)。

3.5.1 遙信、遙測、遙控功能，保障設(shè)備安全運(yùn)行

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，設(shè)備啟停有啟動和停機(jī)運(yùn)行提示信息、設(shè)備運(yùn)行標(biāo)志、現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行指示三重保護(hù)，確保安全可靠。實(shí)現(xiàn)了配電設(shè)備自診斷功能，包括開機(jī)自檢、關(guān)機(jī)自檢；系統(tǒng)采集到的遙測、遙信信息可作為運(yùn)行分析、事故追憶的依據(jù)；控制操作具有操作權(quán)限和安全管理功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理權(quán)限分層制的管理機(jī)制，系統(tǒng)自動校驗(yàn)操作者的操作權(quán)限及口令，自動分配操作者的操作范圍，責(zé)任明確；提供遠(yuǎn)程集中管理，提升IT運(yùn)維效率。

3.5.2 “視頻墻”實(shí)時監(jiān)測、直觀觀測現(xiàn)場

系統(tǒng)采用“視頻墻”實(shí)時顯示各配電室運(yùn)行信息，實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行狀況；發(fā)生故障時，可及時調(diào)度人員進(jìn)行處理，避免由于故障延時而引發(fā)設(shè)備事故。

3.5.3 梯度預(yù)警，自動化報警

系統(tǒng)設(shè)置梯度報警，分為低報警、高報警、低低報警和高高報警。低報警或高報警提示時，起到了提醒值班員注意的作用；低低報警發(fā)生時，要求值班人員按照預(yù)案采取相應(yīng)措施，否則將影響生產(chǎn)；高高報警發(fā)生時，要求值班員立即采取措施，否則將自動分閘。

3.5.4 持續(xù)語音播報，人工手動消除

系統(tǒng)報警方式為持續(xù)語音播報和大屏幕及視頻文字顯示，警示操作人員快速、準(zhǔn)確找到故障原因，安排人員處理，及時解除故障；系統(tǒng)要求必須由值班人員手動確認(rèn)才能取消語音。

系統(tǒng)還能采用電子郵件和電話報警，對于存在安全隱患的報警信息，報警時可以向技術(shù)人員發(fā)送電子郵件和手機(jī)短信。

系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通路，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常時，聲音提示值班員網(wǎng)絡(luò)中斷，要求技術(shù)人員維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

3.5.5 靈活的運(yùn)行策略

支持通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程配電設(shè)備進(jìn)行在線修改，無縫切換，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性。系統(tǒng)要求24小時開機(jī)，不允許停機(jī)，越限報警限值是根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)定，所以在生產(chǎn)需求有變化時，報警參數(shù)的限值也可調(diào)整，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行系統(tǒng)中修改報警參數(shù)并更新。

系統(tǒng)可實(shí)時對能源使用進(jìn)行監(jiān)管，對異常用能進(jìn)行報警，最大限度的提高能源利用效率。

4 系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新性

4.1 自主開發(fā)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸裝置

系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集傳輸裝置由石家莊公司自主開發(fā)，裝置支持多種工業(yè)協(xié)議，具有對下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集、暫存、分析、上傳功能，同時對下位機(jī)通訊進(jìn)行實(shí)時在線分析，設(shè)定通訊策略，對通訊超時進(jìn)行3次通訊嘗試，如果仍然通訊超時形成通訊報警。

該裝置還可以根據(jù)設(shè)備點(diǎn)檢，定制設(shè)備的點(diǎn)檢計劃，對沒有點(diǎn)檢的設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制點(diǎn)檢，沒有點(diǎn)檢不允許設(shè)備運(yùn)行，另根據(jù)用戶需求可開發(fā)多種形式的運(yùn)行策略。

4.2 源代碼設(shè)計

獨(dú)立設(shè)計，從系統(tǒng)的整體設(shè)計到每一個小數(shù)據(jù)單元的設(shè)計均為自主設(shè)計開發(fā)。單片機(jī)程序、PLC程序、人機(jī)界面程序等均具備獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)。單片機(jī)編程已實(shí)現(xiàn)從單片機(jī)電路設(shè)計、程序設(shè)計到具體應(yīng)用的過程。PLC編程具備對單體設(shè)備編程、整條生產(chǎn)線編程的能力。人機(jī)界面編程設(shè)計已對十幾類設(shè)備進(jìn)行了聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)，效果均達(dá)到設(shè)計要求。

4.3 數(shù)據(jù)可采用多種傳輸方式，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理

針對配電設(shè)備獨(dú)立開發(fā)的子站服務(wù)器和通信管理機(jī)通信完全網(wǎng)絡(luò)化，采用現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；具有良好的開放性，支持多種規(guī)約；單元獨(dú)立、分布式安裝，集中監(jiān)控，可擴(kuò)展性強(qiáng)。

4.4 功能模塊簡潔、直觀、易操作

在總畫面中設(shè)置了電流、電壓、負(fù)荷等歷史曲線查詢選項(xiàng)。在歷史曲線中可以查詢所選對象一年中任何時間段的歷史數(shù)據(jù)并能計算出該時間段內(nèi)的最大值、最小值、平均值；從曲線的平穩(wěn)度分析供應(yīng)情況，進(jìn)一步反應(yīng)出該時間段內(nèi)的生產(chǎn)狀況。

4.5 系統(tǒng)運(yùn)行的人性化

通過移動鼠標(biāo)到控制主界面各回路開關(guān)位置，系統(tǒng)可提供回路聲音提示并彈出回路控制明細(xì)，防止誤操作。為了便于設(shè)備管理，在每條回路的控制菜單增加設(shè)備明細(xì)表供用戶查詢，包括互感器的變比、開關(guān)型號、儀表地址等。

5 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配電室的無人值守，降低企業(yè)能源運(yùn)行管理成本，節(jié)約人力資源，提升企業(yè)能源、裝備、安全管理水平，完善企業(yè)內(nèi)部的成本考核，降低運(yùn)營和維修成本；同時可以對潛在的事故進(jìn)行預(yù)報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)，減少損失；可以及時了解到有關(guān)故障信息（故障原因、性質(zhì)、地點(diǎn)及發(fā)生時間）來指導(dǎo)維修，減少故障的處理時間及停機(jī)時間，提高工作效率；同時通過數(shù)據(jù)分析和曲線分析，可以很直觀的分析出各單位的實(shí)際用能情況，從而為合理的組織生產(chǎn)提供可靠依據(jù)，并且為工藝部門進(jìn)行工藝調(diào)整提供可靠的

理論數(shù)據(jù)，減少投資浪費(fèi)。

系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能，便于后期進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時（如：地源熱泵、中央空調(diào)等）保持原有監(jiān)控計算機(jī)上的監(jiān)控界面不變，只需增加相應(yīng)的硬件，增加新的監(jiān)控界面和監(jiān)控計算機(jī)站點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，圖、表制作靈活、易于修改。

石家莊公司配電智能化監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了能源供應(yīng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性和智能化程度，為構(gòu)建高效節(jié)能、數(shù)字化、信息化的現(xiàn)代化企業(yè)提供了堅實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于大中小企業(yè)、智能大廈、市政建設(shè)、港口、機(jī)場、智能化小區(qū)等諸多領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]王葵，孫瑩.電力系統(tǒng)自動化（第三版）[M].中國電力出版社， 2012.

[2]商國才.電力系統(tǒng)自動化[M].天津大學(xué)出版社.

[3]孟祥萍.電力系統(tǒng)運(yùn)動與調(diào)度自動化[M].中國電力出版社，2007.

作者簡介：宇文臥龍（1979-），職稱：中級。