摘要：近年來(lái)，“大數據”已經(jīng)成為科技界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，觀(guān)察各種復雜系統得到的大數據，直接反映的往往是一個(gè)個(gè)孤立的數據和分散的鏈接，但這些反映相互關(guān)系的鏈接整合起來(lái)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )。本文介紹基于A(yíng)crel-2000電力監控軟件和網(wǎng)絡(luò )電力儀表而設計實(shí)現的一套分散式采集和集中控制管理的“大數據”配電自動(dòng)化系統。

0引言

2012年3月，美奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動(dòng)“大數據研究和發(fā)展計劃”，這是繼1993年美宣布“信息高速公路”計劃后的又一次重大科技發(fā)展部署。美政府認為大數據是“未來(lái)的新石油”，將“大數據研究”上升為意志，對未來(lái)的科技與經(jīng)濟發(fā)展必將帶來(lái)深遠影響。一個(gè)擁有數據的規模和運用數據的能力將成為綜合力的重要組成部分，對數據的占有和控制也將成為間和企業(yè)間新的爭奪焦點(diǎn)。與大數據的經(jīng)濟價(jià)值相比，大數據研究的科學(xué)價(jià)值似乎還沒(méi)有引起足夠的重視。

安科瑞的Acrel-2000型電力監控系統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統的實(shí)時(shí)數據采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實(shí)時(shí)歷史數據庫AcrSpace、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動(dòng)化軟件AcrNetPower等。

本文以東方地球物理公司涿州基地處為例，試圖對基于A(yíng)crel-2000電力監控軟件的大數據在電力監控系統的研究談幾點(diǎn)粗淺的認識，希望引起有關(guān)領(lǐng)域科技人員的爭鳴。

1項目介紹

石油集團東方地球物理勘探有限責任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)東方地球物理公司，英文縮寫(xiě)BGP），是石油天然氣集團公司控股的服務(wù)公司,現有員工21000余人，注冊資本47.71億元。公司總部設在距北京城區60公里的河北涿州市。 東方地球物理公司是地球物理承包商協(xié)會(huì )(IAGC)會(huì )員，先后通過(guò)ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14000環(huán)境管理體系、職業(yè)安全健康管理體系認證。

東方地球物理公司是一個(gè)以地球物理勘探業(yè)務(wù)為主體，集地球物理勘探、多元開(kāi)發(fā)、旅游接待、公共事業(yè)為一體的跨經(jīng)營(yíng)企業(yè)。主要從事外陸地、淺海地震勘探及綜合物化探采集、處理、解釋?zhuān)约芭c地球物理（化學(xué)）勘探有關(guān)的技術(shù)及裝備研發(fā)、產(chǎn)品研制、技術(shù)引進(jìn)與產(chǎn)品銷(xiāo)售，外技術(shù)工程承包與勞務(wù)輸出等。

東方地球物理公司涿州基地供電系統分為三大部分，城區供電系統，開(kāi)發(fā)區供電系統，學(xué)園小區供電系統。電壓等級均為10KV。進(jìn)線(xiàn)共6路，分別為513#、527#、524#、525#、549#、512#，為涿州新安、永安、東安、平安、廣安、學(xué)園6個(gè)小區的居民和單位供電。供電系統圖分別如圖1、2、3所示。

圖1

圖2

圖3

2用戶(hù)需求

現場(chǎng)一個(gè)調度中心，三個(gè)分中心：城區5號院（包括12個(gè)變配電室）、開(kāi)發(fā)區6號院（包括8個(gè)變配電室）和學(xué)園小區。三個(gè)分中心分別有管理各自轄區的電力監控系統，再通過(guò)公司內部局域網(wǎng)組網(wǎng)，統一上傳到調度中心總電力監控系統，實(shí)現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

1）電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示該回路各電參量、回路名稱(chēng)、CT變比、電流越限值及開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息。

2）對各回路的電流繪制趨勢曲線(xiàn)，便于分析該回路配電運行工況

3）對各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶(hù)管理需求的用電報表、棒圖

4）對各回路異常用電及非操作票范圍內的分合閘操作進(jìn)行報警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運行情況?，F場(chǎng)斷路器無(wú)輔助觸點(diǎn)，分合閘報警要求通過(guò)軟件在后臺進(jìn)行虛擬遙信的判斷。

5）報警聯(lián)動(dòng)：現場(chǎng)三個(gè)系統（配電、視頻、換熱）所有的報警信息統一發(fā)送到現場(chǎng)的客戶(hù)服務(wù)系統中，便于集中分析處理。

6）操作票：各個(gè)分中心在檢修變配電室設施前，通過(guò)各自的電力監控系統，填寫(xiě)相應操作票，打印，然后上傳給調度中心，調度中心值班人員根據上傳的操作票信息在調度中心的總電力監控系統中進(jìn)行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。

7）其他要求：GPS校時(shí)；現場(chǎng)有電機回路啟動(dòng)時(shí)電流很大，經(jīng)常出現越限報警，要求躲過(guò)啟動(dòng)電流，屏蔽啟動(dòng)電流引起的報警；加入電流月峰值棒圖及電能月棒圖；要求加入諧波越限報警功能；變壓器溫度要求設置報警限值等等。

3設計方案

 3.1參考標準

  系統的設計滿(mǎn)足以下所列制造和試驗標準：

JGJ/T 16-92             《民用建筑電氣設計規范》

GB/J63-90               《電力裝置的電測量?jì)x表裝置設計規范》

GB/T13730               《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》

GBJ63-93                《電力裝置電測量?jì)x表裝置設計規程》

GB2887                  《計算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

GB/50198-94             《監控系統工程技術(shù)規范》

GB50254/59-96           《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

IEC-61131-3             《圖形可編程標準》

 3.2組網(wǎng)結構拓撲圖

 為滿(mǎn)足配電室統一監控的要求，東方地球物理公司分布于涿州市的21個(gè)配電現室場(chǎng)安裝的安科瑞公司網(wǎng)絡(luò )電力儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)手拉手式與通訊采集箱內串口服務(wù)器相連接，串口服務(wù)器通過(guò)光纖經(jīng)公司內部局域網(wǎng)將數據傳輸至監控中心，組網(wǎng)結構圖如圖4所示：

圖4

4 系統功能

上位機軟件采用Acrel-2000電力監控軟件，通過(guò)軟件進(jìn)行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。

4.1配電系統一次示意圖： 10kV和0.4kV配電室配電回路運行狀態(tài)使用一次圖形式顯示回路的電壓，三相電流、有功無(wú)功功率、功率因數和頻率，界面如下圖5、6、7所示：

圖5

 圖6

圖7

 4.2報表功能：通過(guò)報表功能可以查詢(xún)任意時(shí)刻回路的全常規電參量數據、回路的用電量。用戶(hù)主要關(guān)注的是用電量報表，用電量報表用于電費計量以及與核對后進(jìn)行成本核算，如下圖8、9所示；

  圖8

圖9

4.3趨勢曲線(xiàn)：Acrel-2000電力監控系統提供了實(shí)時(shí)和歷史兩種曲線(xiàn)的分析界面，通過(guò)調用回路實(shí)時(shí)曲線(xiàn)界面分析該回路的負荷運行狀況；如通過(guò)調用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動(dòng)情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行質(zhì)量分析，如下圖10所示：

圖10

4.4 電流越限報警設置：電力監控系統定義了電流越限報警設置界面，用戶(hù)根據各個(gè)回路現場(chǎng)線(xiàn)纜的橫截面（粗細）決定設定電流預警值，避免電流過(guò)大造成用電事故發(fā)生。如下圖11所示：

圖11

4.5 報警提示和查詢(xún)界面：電力監控系統實(shí)時(shí)和歷史報警界面，實(shí)時(shí)報警會(huì )彈出報警窗口提示，歷史報警通過(guò)查詢(xún)得出，如下圖12、13所示：

圖12

圖13

4.6 操作票界面：各個(gè)分中心在檢修變配電室設施前，通過(guò)各自的電力監控系統，填寫(xiě)相應操作票，打印，然后上傳給調度中心，調度中心值班人員根據上傳的操作票信息在調度中心的總電力監控系統中進(jìn)行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。已完成操作票支持按編號、園區、配電室進(jìn)行查詢(xún)，如圖14所示。

圖14

5 運行效果

 隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展及電力的廣泛應用，智能電力監控系統已成為必然選擇，Acrel-2000電力監控系統完成以后，減少了電氣值班人員，實(shí)現了現場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)監測；通過(guò)報警窗口的應用，提示電氣值班人員，查找原因電氣隱患，使值班人員更加安全，整套工作的實(shí)施也更加人性化。

6 結束語(yǔ)

本文以Acrel-2000電力監控系統的三層網(wǎng)絡(luò )拓撲結構為核心，分析了網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的選型，以及Acrel-2000電力監控系統的功能和性能指標。在電力監控系統中，配置網(wǎng)絡(luò )電力儀表具有實(shí)施簡(jiǎn)明、投資少等顯著(zhù)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監控配電系統的運行狀態(tài)，對現場(chǎng)的用電設備進(jìn)行統一管理，免去工作人員到現場(chǎng)記錄的繁瑣工作，系統對用電設備的歷史運行數據和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提率。同時(shí)，根據建立的電能計量體系，可以了解、分析總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，電力出版社

[2]《智能樓宇控制系統的設計與實(shí)施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛東、李皓，清華大學(xué)出版社

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，電力出版社

[2]《智能樓宇控制系統的設計與實(shí)施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛東、李皓，清華大學(xué)出版社

作者簡(jiǎn)介：

王海芹，女，本科，從事變配電監控系統工作。 :  :