淺析電力監控系統在供配電管理中的應用

更新時(shí)間：2022-11-04 　點(diǎn)擊次數： 1010次

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：為了進(jìn)一步提升供配電設計的質(zhì)量水平，要整合系統應用要點(diǎn)，充分發(fā)揮電力監控系統的應用價(jià)值，提升資源利用率，減少運行中的經(jīng)濟損失和運營(yíng)成本。分析供配電設計應用電力監控系統的具體作用，從組態(tài)軟件功能設計、網(wǎng)絡(luò )方案設計、現場(chǎng)智能監控設計 3 個(gè)方面對具體設計內容展開(kāi)討論，最后結合案例分析應用方案。

關(guān)鍵詞：電力監控系統；供配電設計；Power Logic

0 引言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，電力運營(yíng)管理工作的全面性和科學(xué)性受到廣泛關(guān)注，要整合電力監控系統應用要點(diǎn)，維持供配電設計效果的應用價(jià)值，促進(jìn)經(jīng)濟效益和社會(huì )效益的和諧統一。

1 供配電設計應用電力監控系統的作用

電力監控系統是融合現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等多元技術(shù)類(lèi)型建立的技術(shù)模式，將其應用在供配電設計項目中，能在建構集中監控管理體系的同時(shí)，具備數據采集匯總、遙測遙控處理、數據綜合分析等功能，以保證智能化系統發(fā)揮價(jià)值，為供配電工作效率的全面提高奠定基礎。

1.1 數據采集匯總

電力監控系統能建立完整的數據信息匯總模塊。

（1）模擬量采集。采集的模擬量中，各段的母線(xiàn)電壓數據、線(xiàn)路電壓數據、電流數據和功率因數等，都是關(guān)鍵參數。較為常見(jiàn)的模擬量采集過(guò)程會(huì )采取直流采樣或交流采樣，其中，直流采樣要借助交流電壓、電流等參數經(jīng)過(guò)轉換器后，換算為模數轉換器能讀取的信號，并且能被應用在實(shí)際控制環(huán)境內。

（2）開(kāi)關(guān)量采集。獲取斷路器狀態(tài)參數、隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)參數等，以保證后續報警信號分析和傳達的及時(shí)性。

（3）電能計量分析。完成有功電能、無(wú)功電能的實(shí)時(shí)性采集分析，相較于傳統機械式電能表，電力監控系統支持的電能表結構能利用電能脈沖計量和軟件計量等多種方式并行，建構完整的分析機制，維持有功電能、無(wú)功電能的計量分析，維持綜合應用效果[1]。

1.2 事件記錄

在供配電設計中應用電力監控系統，要對斷路器合閘/分閘等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性記錄，并且保證保護動(dòng)作順序記錄的合理性和規范性。與此同時(shí)，微機保護流程或監控系統采集環(huán)節也非常關(guān)鍵，要匹配充足的內存空間，維持數量和時(shí)間段事件順序記錄的規范性。關(guān)鍵的是，后臺監控系統和遠程監控通信要具備實(shí)時(shí)性處理功能，避免信息事件丟失。

1.3 故障實(shí)時(shí)性錄入

供配電設計體系中，也要對故障問(wèn)題予以關(guān)注，打造更合理的故障分析和控制平臺。設置故障記錄功能模塊，就能對繼電保護動(dòng)作前后和故障相關(guān)的電流量、母線(xiàn)電壓量等進(jìn)行集中的記錄分析。記錄時(shí)間一般是保護啟動(dòng)前2個(gè)電壓周期和保護動(dòng)作后的10個(gè)電壓周期，能維持良好的動(dòng)作保護，確保重合閘全過(guò)程管理的規范性。

1.4 遠程操作

電力監控系統還能搭建完整的遠程操作模式，操作人員借助計算機就能對相關(guān)元件予以實(shí)時(shí)性控制，尤其是斷路器和隔離開(kāi)關(guān)等，落實(shí)分閘、合閘操作，能有效避免計算機系統故障影響操作，且在設計中保留人工操作和遠程操作的并行功能。以斷路器操作為例，設置相應的閉鎖功能：淤斷路器在實(shí)時(shí)性操作的過(guò)程中要具備閉鎖自動(dòng)重合閘；于就地操作和遠方操作能實(shí)現互相閉鎖，并且能減少干擾問(wèn)題；盂結合實(shí)時(shí)性信息自動(dòng)分析模式，能對斷路器和隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉鎖操作控制；榆依據實(shí)時(shí)性應用模式，無(wú)論是就地還是遠程操作處理，都能避免誤操作閉鎖產(chǎn)生的影響，并且能實(shí)現對象校核、操作性質(zhì)和命令執行的并行處理[2]。

1.5 實(shí)時(shí)性監控

（1）越限報警和記錄。在監控系統實(shí)時(shí)性運行的過(guò)程中，能對采集獲取的電流參數、電壓參數等基礎模擬量予以實(shí)時(shí)性跟蹤分析，一旦出現越限問(wèn)題，就能馬上完成報警信號的處理，同時(shí)完成越限點(diǎn)和越限值的記錄。

（2）電能質(zhì)量監控。在供配電控制體系中，要對電能質(zhì)量予以實(shí)時(shí)性監督管理，才能打造良好的供配電管控模式。一般造成電力設備故障或是誤操作的問(wèn)題中，電壓/電流靜態(tài)偏差和動(dòng)態(tài)擾動(dòng)等現象較為常見(jiàn)，表現為電壓或頻率存在明顯的有效值變化，或出現電壓波動(dòng)、閃變、電壓暫降等現象，嚴重時(shí)會(huì )出現暫態(tài)和瞬態(tài)過(guò)電壓引起參數變化。我國針對電能質(zhì)量的標準主要集中在三相電壓允許不平衡度的規定和電力系統頻率允許偏差等方面，借助電力監控系統應用元件對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的數據記錄和匯總，以保證綜合控制的規范性。

2 供配電設計中應用電力監控系統的內容

明確電力監控系統的作用，就要結合供配電的實(shí)際標準，有效匹配相應的設計元素，維持整體設計效果和應用質(zhì)量，保證綜合設計水平的優(yōu)質(zhì)化。

2.1 組態(tài)軟件設計

監控組態(tài)軟件是具備組態(tài)功能的應用軟件，不僅能實(shí)現面向數據的監控處理，還能完成數據采集，維持應用的規范性和科學(xué)性，為操作人員提供實(shí)時(shí)性觀(guān)察匯總數據的功能[3]：淤組態(tài)軟件的繪畫(huà)功能設計，能配合相應的模塊完成元圖、制位圖、滑動(dòng)條、標簽、時(shí)鐘的繪制處理，配合操作級別和圖層屬性就能完成相關(guān)操作工序；于組態(tài)軟件的編輯功能設計，能實(shí)現對被編輯對象的旋轉、移動(dòng)、粘貼、對齊等操作；盂在系統程序啟動(dòng)和退出時(shí)借助相應的指令模塊，就能有效完成實(shí)時(shí)性校驗操作，避免用戶(hù)非法處理；榆實(shí)時(shí)性/歷史性曲線(xiàn)功能設計，調取相應的數據信息，就能顯示出實(shí)時(shí)性曲線(xiàn)參數和歷史曲線(xiàn)參數，方便用戶(hù)直觀(guān)了解現場(chǎng)數據的變動(dòng)情況；虞報表處理，對特定的數據信息予以匯總分析，從而結合預定的格式輸出信息，了解組態(tài)結構，操作十分靈活且便捷；愚OPC 接口設計，電力監控系統的最大價(jià)值是建立實(shí)時(shí)性數據的收集和分析能力，有效評估變電站自動(dòng)化、樓宇自控等功能獲取的數值參數，完成合理的數據交換工作，維持數據項處理的實(shí)時(shí)性；輿報警功能模塊設計，主要包括報警器、報警數據源、報警顯示方式、報警信號打印等具體模塊，配合實(shí)時(shí)性確認功能的處理，就能打造完整的應用平臺，維持供配電設計中電力監控系統的作用。

2.2 現場(chǎng)智能監控設備設計

為了保證現場(chǎng)智能監控設備整體布局結構滿(mǎn)足應用預期，要整合相關(guān)內容，在建立完整數據采集和數據傳輸模式的基礎上，配合監控主機發(fā)出的操作指令，維持良好的動(dòng)態(tài)分析模式：淤市場(chǎng)上監控設備數量較多，且對應的動(dòng)能多樣，為了保證整體設計的合理性，在選擇型號的過(guò)程中要充分結合客戶(hù)的實(shí)際需求，綜合分析電力網(wǎng)絡(luò )結構、負荷等級等內容，以保證現場(chǎng)監控設備選型工作的優(yōu)質(zhì)化，節省經(jīng)濟成本；于現場(chǎng)監控設備要維持各自獨立的狀態(tài)，保證數據采集、數據傳輸的規范性，配合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性顯示開(kāi)關(guān)設備，在處理運行參數、故障信息、事件記錄等內容的同時(shí)，有效維持數據管理的科學(xué)性和規范性。

2.3 網(wǎng)絡(luò )方案

依據供配電設計的基本要求，要結合具體情況落實(shí)相應的網(wǎng)絡(luò )方案，維持應用管理的科學(xué)性和完整性。目前，較為常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò )方案主要有以下 3 種。

針對一些現場(chǎng)智能監控設備數量少且對應設備分布較為集中的系統，將智能設備集中應用在一條總線(xiàn)系統上，配合智能化設備，建立完整的接口轉換器、監控主機數據交換模式，有效實(shí)現網(wǎng)絡(luò )信息處理（圖1）。

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圖 1 第 1 種網(wǎng)絡(luò )方案

針對一些現場(chǎng)智能監控設備數量多，且設備分布比較分散的系統，要結合現場(chǎng)智能監控設備接入模式，建立完整的現場(chǎng)總線(xiàn)分析機制，并且保證總線(xiàn)分別接入網(wǎng)關(guān)，維持現場(chǎng)總線(xiàn)調度的科學(xué)性（圖 2）。

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圖 2 第 2 種網(wǎng)絡(luò )方案

（3）針對子變電站較多的大系統，出于提升整體系統運行穩定性的考慮，要對每個(gè)子站都進(jìn)行實(shí)時(shí)性監控，這就需要保證每個(gè)子站都設置智能監控設備，以便于站內數據運算處理的綜合效果（圖 3）。需要注意的是，監控中心主機在獲取授權后，能對子站監控主機的信息、數據和動(dòng)態(tài)予以查詢(xún)，維持系統運行效率和信息可靠性。

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圖 3 第 3 種方案

3 案例

以 Power Logic 軟件為例，電力監控系統配置中，設置 10 kV電源，應用 CM4250 作為基礎設備，采取重要回路和一般回路獨立設置的方案。

（1）主中壓進(jìn)線(xiàn)回路/重要低壓進(jìn)線(xiàn)回路的監控要按照遙測、遙信、遙控進(jìn)行分別處理。其中，遙測是對三相電壓、有功功率、無(wú)功電能、功率因數、頻率等參數進(jìn)行調取監控，測量精度達到0.2%；遙信是對開(kāi)關(guān)分合狀態(tài)予以監控；遙控是對開(kāi)關(guān)遠程進(jìn)行分合控制，并且配合通信規約調整，完成電能質(zhì)量監測。

（2）要對一般出線(xiàn)回路進(jìn)行監控，主要是結合標準通信規約分析通信接口信息，并且 MC 系列多回路監控單元也能完成饋線(xiàn)監控。

4 安科瑞電力監控解決方案

4.1概述

針對用戶(hù)變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過(guò)微機保護裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、配電室環(huán)境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動(dòng)化的綜合監控系統，實(shí)現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶(hù)變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

4.2應用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

4.3系統架構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。