變配電系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的配置和完善

吳卓平

摘要：圍繞變配電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)，以揚(yáng)子石油化工設(shè)計(jì)工程為例闡述其對(duì)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用，分析監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)思路，明確監(jiān)控系統(tǒng)配置，為今后電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：變配電系統(tǒng);監(jiān)控系統(tǒng);電力系統(tǒng);電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

變配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，受繼電器機(jī)械點(diǎn)控制與監(jiān)控系統(tǒng)配置問(wèn)題的影響，降低系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與安全性。為此，下面圍繞這一問(wèn)題展開(kāi)分析。

一、變配電系統(tǒng)內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)作用

現(xiàn)如今綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)裝置在電力行業(yè)內(nèi)得到普及，使變配電綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)成為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中必不可少的一部分[1]。監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的監(jiān)督，其中涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC控制技術(shù)、通信技術(shù)等，由其進(jìn)行配電所設(shè)備的監(jiān)控，提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，節(jié)省電力資源的同時(shí)，提高電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率。

二、變配電所監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

以PLC控制技術(shù)為核心的變配電監(jiān)控系統(tǒng)，其中包括PLC控制、變配電監(jiān)控兩個(gè)系統(tǒng)。因?yàn)榕潆娮儔浩髟谧兣潆娝袑儆诰S持運(yùn)行的關(guān)鍵，為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，將變配電所主變壓器作為設(shè)計(jì)的主要對(duì)象，個(gè)別線(xiàn)路運(yùn)行、配電室溫度分別展開(kāi)監(jiān)控設(shè)計(jì)。以PLC變配電監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)采集需要用到數(shù)據(jù)采集程序，其中包括大量需要采集的數(shù)據(jù)，例如系統(tǒng)模擬量、脈沖量與開(kāi)關(guān)量，將采集到的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，并且實(shí)時(shí)更新，將變電所設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示出來(lái)[2]。

監(jiān)控系統(tǒng)利用傳感器傳輸采集到的信號(hào)，例如故障檢測(cè)與電流檢測(cè)等，PLC控制系統(tǒng)接收到信號(hào)之后進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并且輸出數(shù)據(jù)。隨后PLC控制系統(tǒng)連接上位機(jī)，在PLC輸出所有控制信號(hào)中選擇需要的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行放大處理，在人機(jī)界面上顯示，用以代表系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)再采用保護(hù)設(shè)備動(dòng)作處理配變?cè)O(shè)備的相關(guān)故障，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

三、變配電系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)

（一）項(xiàng)目概況

揚(yáng)子石化煉油廠變電所為煉油總降，催化總降，渣油總降，二加氫變電所，二常變電所，循環(huán)水變電所，三加氫變電所，各變電所之間的光纜利舊，并對(duì)各變電所進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)改造。具體改造內(nèi)容如下：

1、煉油總降：現(xiàn)有綜保共30臺(tái)，多功能電度表24臺(tái)，直流屏1套。老通信管理機(jī)通過(guò)9條485總線(xiàn)將現(xiàn)有裝置通上，老通信管理機(jī)位于“前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)柜”，柜內(nèi)還有位置可以安裝1臺(tái)PCS-9794A，1臺(tái)交換機(jī)。本次在原柜內(nèi)新增1臺(tái)PCS-9794A，1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，原操作臺(tái)上新增一套監(jiān)控后臺(tái)。

2、催化總降變電所：現(xiàn)有6KV I/II段綜保20臺(tái)未連接，6KV III/IV段綜保14臺(tái)，35KV綜保14臺(tái)，多功能電度表4臺(tái);包含二焦化變電所：綜保16臺(tái)，直流屏1套。現(xiàn)場(chǎng)“后臺(tái)屏”內(nèi)有老的通信管理機(jī)，有3個(gè)485總線(xiàn)與現(xiàn)有裝置通信，其中6KV I/II段綜保20臺(tái)裝置還未通信，需放通信線(xiàn)。本次在原柜內(nèi)新增2臺(tái)PCS-9794A，1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。原操作臺(tái)上新增1套監(jiān)控后臺(tái)。

（二）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部主要進(jìn)行分層分布網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，選擇雙星型結(jié)構(gòu)。監(jiān)視中心主要包括管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層）三部分。主站層在監(jiān)控室中，內(nèi)部安裝了智能電力監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)主機(jī)等外設(shè)，負(fù)責(zé)上傳、分析通訊間隔層的數(shù)據(jù)解包;通訊間隔層利用通訊管理機(jī)運(yùn)行，連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層內(nèi)部的所有裝置，實(shí)現(xiàn)彼此之間的通訊，將采集到的數(shù)據(jù)與參數(shù)處理之后傳輸給主站層，再由主站層向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層傳達(dá)相關(guān)指令;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)置在中低壓變配電現(xiàn)場(chǎng)，由微機(jī)保護(hù)裝置、直流屏與溫濕控制器等組成。將電力現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、信息傳輸給通訊間隔層，再由執(zhí)行通訊間隔層傳達(dá)相關(guān)指令。

（三）系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)

1.服務(wù)器內(nèi)部設(shè)備

（1）歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。該設(shè)備可以作為實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，即便在高速下也可以采集數(shù)據(jù)、建立文件，將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程信息傳遞給監(jiān)控系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器中CPU采用雙E5，內(nèi)存設(shè)計(jì)為32G，硬盤(pán)選擇1T的雙硬盤(pán);（2）中心交換機(jī)。交換機(jī)屬于網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的部件，其中有光/電網(wǎng)絡(luò)接口，可以為系統(tǒng)運(yùn)行提供需要的直流供電，光口和電口分別采用1000Mbit/s、100Mbit/s;（3）數(shù)字量輸入模塊。該設(shè)備的作用是采集FMCS管理系統(tǒng)中心室中所有設(shè)備發(fā)出的報(bào)警信號(hào);（4）GPS（全球定位系統(tǒng)）。監(jiān)控系統(tǒng)中的GPS配備了北斗、GPS雙模對(duì)時(shí)裝置;（5）其他設(shè)備。除了以上設(shè)備以外，服務(wù)器室內(nèi)還包括機(jī)架、光纖盒、端子等設(shè)備。

2.子站內(nèi)部設(shè)備

（1）數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。該設(shè)備主要采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，整理之后傳遞至監(jiān)控中心，并且儲(chǔ)存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi);（2）備用服務(wù)器。備用服務(wù)器是采集數(shù)據(jù)的備用設(shè)備;（3）網(wǎng)關(guān)。監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)關(guān)具有冗余功能，更多情況下采用Modbus網(wǎng)關(guān);（4）交換機(jī)。交換機(jī)是子站網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之一，其中包括光/電網(wǎng)絡(luò)接口;（5）數(shù)字量輸入模塊。數(shù)字量輸入模塊設(shè)備負(fù)責(zé)室內(nèi)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)的采集工作。

（三）現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)作業(yè)

1.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部不存在獨(dú)立接地網(wǎng)，系統(tǒng)機(jī)箱、機(jī)柜、電纜屏蔽層都要保證接地的可靠性;2.配線(xiàn)排列要保證整齊性，不能為端子排施加受力;3.電纜芯線(xiàn)端子需要配備數(shù)碼管，避免后期出現(xiàn)字跡脫色的現(xiàn)象;4.采用剝線(xiàn)鉗剝出線(xiàn)纜，并且保證長(zhǎng)度適中，隨后再采用壓接鉗進(jìn)行壓接處理;5.為了保證供電穩(wěn)定性與安全性，監(jiān)控屏（柜）需要選擇集中UPS供電。

（四）通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，核心是使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通信管理機(jī)將變電所全部連接起來(lái)，進(jìn)行廠區(qū)總監(jiān)控。通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)8光24電工業(yè)級(jí)交換機(jī)、20光12電工業(yè)級(jí)交換機(jī)通過(guò)光纜將煉油總降、一常變電所催裂化等系統(tǒng)進(jìn)行連接，各子站變電所通過(guò)通信管理將綜保裝置、多功能電度表、交流不間斷電源UPS、直流屏等通訊接口收集數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變配電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)直接關(guān)系到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行，所以工作人員需要做好監(jiān)控系統(tǒng)配置優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足電網(wǎng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行需求，預(yù)防變配電系統(tǒng)運(yùn)行中的可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，從而推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳智紅，翟華，姚強(qiáng).低壓配電系統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)搭建[J].天津科技，2019，46（S1）：43-46.

[2]余紅波.淺談智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控及其機(jī)房的配電系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019（04）：211-212.