摘要：電力監控系統是工業(yè)以太網(wǎng)的典型應用，可以通過(guò)實(shí)時(shí)監測控制設備輔助電子廠(chǎng)房管控電力資源供應系統，具有通信速度快、可擴展性強、兼容性強等優(yōu)良特點(diǎn)。文章以電子廠(chǎng)房的電力監控系統為核心，闡述了電子廠(chǎng)房的電力監控系 統設計項目，剖析了電子廠(chǎng)房的電力監控系統設計技術(shù)，并對電子廠(chǎng)房的電力監控系統設計過(guò)程進(jìn)行了進(jìn)一步分析。

關(guān)鍵詞：電子廠(chǎng)房；電力監控系統；多線(xiàn)程采集

0引言

近幾年，電子廠(chǎng)房對電力資源供應系統的可靠性、安全性、連續性提出了更高的要求，電子廠(chǎng)房電力系統管理也邁 入了信息化、集中化階段。根據電子廠(chǎng)房的生產(chǎn)管理要求，在 廠(chǎng)房電力資源供應系統中設計、安裝電力監控系統，已成為 解決電力企業(yè)在電力系統平穩應用方面的基本需求問(wèn)題、擺脫窘迫境遇的必然舉措。

1電力監控系統在電子廠(chǎng)房中的應用設計

電子廠(chǎng)房電力監控系統項目主體為一個(gè)變電所,負責對變電所內0.4kV、10. OkV配電系統中的電力能源進(jìn)行管控。 即在廠(chǎng)房監控系統的輔助下，完成變電所運行管理以及對廠(chǎng) 房物業(yè)、配電維護作業(yè)。電力能源配置模塊主要能源耗費回 路測量任務(wù)的完成主要通過(guò)對照工礦企業(yè)、電力系統、公共 設施、智能設備的電力能源監控需求,進(jìn)行以ACR系列多功 能電能表為基本單元的網(wǎng)絡(luò )電力儀表的設計，需要具備有 功功率、三相電壓、頻率、無(wú)功功率、電流、無(wú)功電度、功率因 數、有功電度等常規電路參數測量功能。同時(shí)經(jīng)具有兩路光電 隔離開(kāi)關(guān)量的輸入節點(diǎn)，配合智能斷路器，實(shí)現斷路器的遙信操控。
2電子廠(chǎng)房的電力監控系統設計用技術(shù) 

2.1多線(xiàn)程采集技術(shù)

多線(xiàn)程數據采集技術(shù)主要是面向大量用戶(hù)，利用多線(xiàn)程機制進(jìn)行數據實(shí)時(shí)釆集，可提高系統資源利用率、執行效率, 彌補簡(jiǎn)單輪詢(xún)法的應用缺陷。電子廠(chǎng)房電力監控系統的數據 釆集層主要涉及了電力數據采集主線(xiàn)程、線(xiàn)程、數據釆 集線(xiàn)程三個(gè)線(xiàn)程。其中電力數據釆集主線(xiàn)程主要是通過(guò)數據庫讀取電力黑匣子IP地址（Internet Protocol Address,網(wǎng)際協(xié)議地址）、序列號、端口等配置信息后存入內存,同時(shí)創(chuàng )建數據釆集、線(xiàn)程，并將遠程開(kāi)關(guān)控制、配置文件讀寫(xiě)等 定義在主線(xiàn)程內；線(xiàn)程主要是根據電網(wǎng)IP地址資源緊缺導致的數據節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )地址不穩現狀，以上位機、黑匣子間 數據傳輸協(xié)議為主導，以黑匣子重啟時(shí)刻為本級序列號發(fā)送依據，直至接收到上位機確認信息為止；數據釆集線(xiàn)程主要是遠程向電力黑匣子請求實(shí)時(shí)數據。即在定義優(yōu)數據釆集 子線(xiàn)程力度的前提下，經(jīng)多線(xiàn)程管理器，將配置信息列表劃分為長(cháng)度與釆集力度一致的若干個(gè)子列表。逐次類(lèi)推，直至完成對全部數據的一次性釆集。

2.2狀態(tài)診斷技術(shù)

電力狀態(tài)診斷技術(shù)主要是以輸電線(xiàn)路、變壓器等電力元器件故障實(shí)時(shí)診斷為目標，將電力系統的狀態(tài)劃分為檢查、 正常、緊急、注意幾個(gè)等級，允許相應權限等級內管理者對整體狀態(tài)進(jìn)行監測并査看系統具體細節。同時(shí)依據系統指數化描述的思想,通過(guò)品質(zhì)指數（功率因數、頻率、電壓波形畸變 率等）、安全指數（過(guò)電流、變壓器溫度、漏泄電流、過(guò)電壓、高 壓線(xiàn)路溫度等）、綜合指數（能源、安全、品質(zhì)加權計算）、能源 指數（平均功率因數、使用電力量、無(wú)效電力損失、變壓器損 失等）的分析，判定每一項電力指數是否位于正常區間內。
3電子廠(chǎng)房的電力監控系統設計過(guò)程

3.1電力監控系統總體結構

在電子廠(chǎng)房電力監控系統結構設計時(shí),主要釆用分層模塊化思想，設計含系統應用層（權限管理、電子地圖、報警現況、客戶(hù)管理、環(huán)境設置、分析預測、日常運轉）、用戶(hù)接入層（平臺服務(wù)、客戶(hù)服務(wù)）、物理層（電力黑匣子）、數據釆集層 （通信連接*消息訪(fǎng)問(wèn)-數據釆集）的軟件體系結構同時(shí)根據業(yè)務(wù)對象之間的關(guān)聯(lián)程度,遵循*'高內聚合、低度耦合" 的理念，將電力監控系統劃分為若干個(gè)耦合度低、結構清晰 的子模塊，降低后期維護管理難度。比如，數據釆集層可以通 過(guò)通信連接模塊與電力黑匣子進(jìn)行通信連接的構建,而消息訪(fǎng)問(wèn)封裝則可以與電力黑匣子之間進(jìn)行信息交互。

圖1電子廠(chǎng)房電力監控系統結構

3.2電力監控系統主要功能

電子廠(chǎng)房電力監控系統功能主要包括電量遙測、參數抄表、歷史查詢(xún)、遙信報警幾個(gè)部分其中電量遙測主要根據低壓配電二次圖,遠端測量電流、頻率、電能、功率、三相電 壓、功率因數等電參量，同時(shí)根據配出回路的三相電流，實(shí)時(shí) 顯示開(kāi)關(guān)合閘運行狀態(tài)、分閘運行狀態(tài)、通信故障報警以及 斷路器變位報警信號，以便廠(chǎng)房管理者可以第一時(shí)間發(fā)現并解決故障。參數抄表主要是以低壓各出線(xiàn)回路電參數為對象，在其進(jìn)線(xiàn)時(shí)，進(jìn)行任何時(shí)刻的三相電流、變壓器溫度、有功電度、有功功率數值査詢(xún)。同時(shí)將回路名稱(chēng)與數據庫關(guān)聯(lián),便于數據導出、名稱(chēng)更改及報表打印。歷史查詢(xún)主要是選擇任意時(shí)間段,對電度累計數值進(jìn)行 査詢(xún)。遙信報警主要是在監控低壓各出線(xiàn)回路開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)、 負載進(jìn)線(xiàn)監控的過(guò)程中，以負載越限、開(kāi)關(guān)變位為指標，弾出 含具體報警位置、聲音的報警界面。對于負載越限而言，廠(chǎng)房管理者可以根據現有權限,査詢(xún)歷史記錄，進(jìn)行相關(guān)數值的自由設置。具體如表1所示。

3. 3電力監控系統業(yè)務(wù)數據庫

考慮到電子廠(chǎng)房電力監控系統后期維護開(kāi)發(fā)需要，可以在構件化設計思想的指導下，單獨開(kāi)發(fā)具有較高相關(guān)性的軟件構件，并在各構件間設置接口，便于同步調用図。電子廠(chǎng)房電力監控系統主要包括客戶(hù)信息管理（定義客戶(hù)、信息査詢(xún)、客戶(hù)維護）、報警管理（報警、歷史査詢(xún)）、診斷管理（自我診 斷、電力狀態(tài)診斷）、日常運轉（實(shí)時(shí)監控、系統圖）、黑匣子通 信管理（配置數據讀寫(xiě)、采集、交互）、設備管理（虛擬儀表定 義、查詢(xún)）、數據處理（報警計算、數據解析、電力狀態(tài)解析）、通訊連接（上位機、下位機無(wú)線(xiàn)通信）、標準信息管理（參數標 準、指數標準定義及管理）、管理員維護、文件服務(wù)（配置文件 解析、功能更新）等幾個(gè)業(yè)務(wù)構件。各業(yè)務(wù)構件之間存在一定 業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，但關(guān)聯(lián)程度具有較大差異。其中數據處理模塊與其他業(yè)務(wù)構件具有最多關(guān)聯(lián)關(guān)系，是核心構件，可以保障系統應用展示層中電力數據的基本來(lái)源一定。

根據電子廠(chǎng)房電力監控系統現有業(yè)務(wù)構件間依賴(lài)關(guān)系，可以初步確定系統的基本數據表，經(jīng)過(guò)編碼后，可以形成完 整的數據庫。比如黑匣子數據表、客戶(hù)數據表等代表電力系 統中物理設備的數據表，可以展示電力設備間交互干系，存 儲相關(guān)配置信息、電力設備基本信息；而系統圖、實(shí)時(shí)數據表 則用于存儲系統中經(jīng)過(guò)計算、分析、處理的電力信息,為報表 預測提供依據。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案
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。

5.系統功能

5.1 實(shí)時(shí)監測：直觀(guān)顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。

5.2 電參量查詢(xún)：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

5.3 曲線(xiàn)查詢(xún)：可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

5.4 運行報表：查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數。

5.5 實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

    5.6 歷史事件查詢(xún)：對事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

    5.7 電能統計報表：系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況。

    5.8 用戶(hù)權限管理：設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

    5.9 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖：支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

    5.10 電能質(zhì)量監測：可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。

    5.11 遙控功能：可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

    5.12 故障錄波：可在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

    5.13 事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息。

    5.14 Web訪(fǎng)問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

    5.15 APP訪(fǎng)問(wèn)：設備數據頁(yè)面顯示各設備的電參量數據以及曲線(xiàn)。

6.系統硬件配置

7總結

電力監控系統是電子廠(chǎng)房電力資源管理的主要工具之 一,可以依靠現場(chǎng)監控儀器實(shí)時(shí)面向電力回路收集數據,為 電子廠(chǎng)房的連續平穩、可靠運行提供支持。因此，技術(shù)人員應 依據電子廠(chǎng)房平面分布，從低壓配電線(xiàn)路、高壓配電線(xiàn)路、 UPS系統等方面,進(jìn)行監控模塊的規劃及構件關(guān)聯(lián)方式的選 擇。隨后依據配電屏組成，結合現場(chǎng)監控要求，確定最終通信 方案，為電力系統信息的集中管理提供支持。

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