安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

摘要：隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，能源消耗速度正不斷加快，因此我國提出了綠色可持續發(fā)展戰略，要求在發(fā)展建設中以節能為主，不斷減少資源能耗，而電能便是首要控制內容。如今我國為電能使用，對計量表進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng )新，日常供電中分析用電數據的節能情況，從而結合實(shí)際調整當前制度，從而滿(mǎn)足節能管理的實(shí)際需求，基于此，本文將對電力監控系統在電力工程中的應用進(jìn)行分析，并提出相應的對策。

關(guān)鍵詞：電力監控系統；電力工程；應用

        電力監控系統能夠提升管控供電系統的水平，從而實(shí)施控制和監測，它屬于典型應用工業(yè)以太網(wǎng)的代表。此系統在完成自調試運行開(kāi)始，有著(zhù)較快的通信效率、較強的可擴展性和兼容性，也是廠(chǎng)房電力管理中的工具，能夠發(fā)揮重要的作用。

1.1闡述電力監控系統

        在電力網(wǎng)絡(luò )中設備運行情況和電網(wǎng)運行狀態(tài)無(wú)關(guān)，電力網(wǎng)絡(luò )設備的工作指令便能夠控制其運行情況，此種運行被稱(chēng)作被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )。設備運行情況若是不受設備工作指令控制，自我診斷后的配電網(wǎng)絡(luò )要結合電網(wǎng)能力和負荷發(fā)出設備運行指令，全面把控負荷運行的等級，此種運行被稱(chēng)作主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )。由被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )轉化成主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )，要先合理劃分電力負荷，按照負荷重要性劃分多個(gè)等級，保證電力網(wǎng)絡(luò )有著(zhù)自診斷能力，進(jìn)而實(shí)現控制和調節工作。在被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )轉化成主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò )時(shí)，如果設備處于正常的工作狀態(tài)，則要保證合理分配系統工作，實(shí)現控制和調節負荷功能，充分應用變壓器過(guò)負荷能力。

1.2電力監控系統組成

        在控制中心所安裝的設備是操作臺中的主控機、打印機、顯示器、備用電源和抗干擾電源。操作臺上包括遙控按鈕和開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)、模擬盤(pán)電源等?？刂浦鳈C可安裝在本樓的樓內值班室，總控制室通常是安裝在變電所中，傳感器信號一般是使用總線(xiàn)傳至此樓，控制主機和總控制主機，從而實(shí)現遙測遙控電量。采集和控制現場(chǎng)數據設備，是為智能控制系統、電流變送器、電壓變送器將傳感器信號傳輸到智能控制終端，使智能控制器的終端與智能通訊卡連接，雙向傳遞數據。智能控制系統要在配電內的接觸器實(shí)現預定程序中控制的電源各系統，包含的智能控制終端大約為1024個(gè)，能夠增加系統的可擴展性。

2.1監控系統老舊

       在當前電力系統中一部分變電站依舊使用老舊的電力監控系統，此類(lèi)監控系統不僅耗能較大，且可能存在監控不足的情況，影響電力傳輸的性能和質(zhì)量。同時(shí)當前部分電力工程監控系統應用條件不足，存在事前、事中、事后控制工作不到位現象，因此無(wú)法判別電力狀態(tài)、無(wú)法監控系統運行，更無(wú)法發(fā)現故障問(wèn)題，使得質(zhì)量控制缺少可操作性，最終導致實(shí)際工程在建設后出現問(wèn)題，為后期應用埋下了安全隱患。

2.2故障模塊錯誤

       故障模塊包括高壓牽引類(lèi)、環(huán)境控制類(lèi)等等，多個(gè)監控點(diǎn)可由一套PLC來(lái)完成，監控管理信息系統能夠對運行工作區域實(shí)時(shí)管理，在結構建設中需要選擇合適的線(xiàn)材，形成獨立而完整的工作系統，但需要布設多傳感器監控線(xiàn)路，以滿(mǎn)足系統的建設需求。但就目前情況來(lái)看，監控的電力路線(xiàn)與實(shí)踐運行以及保護系統存在不相符的問(wèn)題，現場(chǎng)所反饋數據存在差異問(wèn)題，且在進(jìn)行編碼、轉換和傳輸后數據可能異常，需要對此加大關(guān)注。

2.3缺少特征分析

        電力運行工作中，監控系統可提供定期監察和專(zhuān)項監察兩種形式，形狀特征分析結合相關(guān)的用電設備對區域內的用電基本情況進(jìn)行了解，經(jīng)過(guò)去噪、增強和邊緣檢測得到設備圖像的形狀。如特征分析存在問(wèn)題，則全局方法無(wú)法提取描述形狀的特征量，以此獲得電力設備圖像的邊緣和區域，保證變量和相似性度量的形狀也無(wú)法取得良好的效果，而在圖像識別中如缺少對圖像的預處理，則無(wú)法根據圖像特征提取圖像的特征數據，最終導致目標丟失。

        比如某市市民廣場(chǎng)項目用地0.08平方千米，包括某市規劃展覽館、休閑廣場(chǎng)、市政服務(wù)中心。此項目是市政務(wù)服務(wù)中心c座電力監控系統，按照配電系統管理標準，要電力監測市政服務(wù)中心c座高壓配電室，從而保證安全、可靠用電。電力工程中要合理使用智能配電系統的通信功能、監控系統軟件功能、通訊轉換層功能。變配電系統開(kāi)展分散數據采集和監控管理工作，使用通訊網(wǎng)絡(luò )把分散配電現場(chǎng)設備連接成有機整體。

3.1優(yōu)化電力監控系統管理層和通訊轉換層

        隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，電力被廣泛使用，電力監控系統應用在各工程項目中，在某市項目廣場(chǎng)中使用電力監控系統能夠監控變電所低壓配電回路用電，加強電能管理。把主車(chē)間變配電室用作監控管理的中心，在東西兩側安裝的變配電室將其作為電力監控的子工作中心，使主工作中心和子工作中心間使用TCP/IP協(xié)議連接。監控系統要把PMSOFT作為電力專(zhuān)用監控軟件，將WIN10計算機系統作為操作系統載體，硬件設施包括ODBC、OPC。將總控制中心和子控制中心間實(shí)施數據工序、把樓控系統和電力監控系統間實(shí)施數據共享，通過(guò)TCP/IP光纖以太網(wǎng)構建通訊轉換體系，通訊路徑為：監控設備在獲取數據后要上交到分析設備，分析設備獲得電力系統的運行參數，應將其送傳到監控中心，主控制中心的終端設備獲得對應參數和數據后，要選擇人機互動(dòng)界面。

3.2強化電力監控系統通信功能應用

        強化電力監控系統通信功能應用要求，結合電力系統的組成結構作為總線(xiàn)拓撲的網(wǎng)絡(luò )，結合電力監控系統通信基層網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，連接以太網(wǎng)和串口設備，發(fā)揮監控通信過(guò)程中的硬件設備功能要點(diǎn)，使以太網(wǎng)和串口設備間實(shí)現雙向傳送數據，進(jìn)而保證現場(chǎng)數據應用標準協(xié)議，以協(xié)議方式開(kāi)展通信工作。智能儀表接通電源后需要設置通信協(xié)議位置，現場(chǎng)儀表和通信管理機間通信協(xié)議需要進(jìn)行優(yōu)化，可以將電力監控系統中的電氣設備看做監控小組，安裝完驅動(dòng)程序后使用windows操作系統識別端口，并在串口設備和以太網(wǎng)間開(kāi)展雙向傳遞，在當監控系統運行時(shí)，此小組電器設備中的智能儀表將接口連接，防止出現錯誤信息。線(xiàn)路產(chǎn)生故障時(shí)電力監控系統需要使用串口通信管理機，保證信息能夠被監控系統識別和采集，此種通信方式能夠在總線(xiàn)處形成更多的數據，通過(guò)規劃避免通信線(xiàn)的繁雜線(xiàn)路全部出現異常，局部出現損壞時(shí)仍然能夠保證其他的儀表正常工作。

3.3現場(chǎng)信號采集及測量設備設計

        高壓配電柜與直流屏以及主機數據采樣，在配電柜面板進(jìn)行可視監控儀表的安裝配備防反光屏幕，方便于工作人員進(jìn)行日常的巡查，但需要注意的是電力儀表輸入輸出模塊和相關(guān)電力系統運行數據的記錄，無(wú)需進(jìn)行電壓互感器安裝就能夠直接進(jìn)行電壓值測量，可運用低壓智能電力儀表與通信接口電壓信號構成采樣信號回路，主要方式是運用其設備內部所帶有的集成通信設備，通過(guò)電力儀表輸入輸出模塊構成系統，整個(gè)測量有效值較為真實(shí)且準確。同時(shí)該系統本身并不具備狀態(tài)信號數據的功能，高壓配電柜內置綜合通信協(xié)議，通信原理方面電力監控系統，所以需要安裝拓展模塊，要求直流屏與主機則主要需與其內置的專(zhuān)用通信卡進(jìn)行連接，部分設備如果配置不同的通信接口，能夠直接進(jìn)行高達600伏電壓的測量。

通信基層網(wǎng)絡(luò )是屬于當前運用較為成熟的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，可以同時(shí)具備狀態(tài)數據采集、遠程控制功能，還需要額外安裝轉換模式，通過(guò)標準協(xié)議在以太網(wǎng)與串口設備之間進(jìn)行雙向數據傳輸，主要運用功能較為強大的系統軟件與硬件設備進(jìn)行，在技術(shù)人員共同參與和陪同下運用串口通信管理機設備，有效實(shí)現串口設備和以太網(wǎng)界面之間數據的雙向傳輸驅動(dòng)程序，利用通信線(xiàn)實(shí)現接口與以及菊花鏈式的方式予以鏈接。同時(shí)電力監控系統在設計和調試階段，要求依據電力系統組成結構及時(shí)了解通信協(xié)議與接口類(lèi)型，窗口服務(wù)器則來(lái)自管理層上位機指令確保其協(xié)調性。

       傳統的通信如發(fā)生故障，會(huì )造成部分儀表無(wú)法與通信管理機進(jìn)行正確通信，而將系統主要回路電氣設備作為監控組別，會(huì )使其能夠分屬于總線(xiàn)拓撲網(wǎng)絡(luò )結構，發(fā)揮串口設備與以太網(wǎng)連接功能，如上位機監控軟件向串口服務(wù)器發(fā)送信息，向串口服務(wù)器返回系統所需信息數據，監控系統在實(shí)際運行過(guò)程中，可以安裝完成后會(huì )被Windows操作系統識別為realcom端口，并正確采集與顯示現場(chǎng)參數和狀態(tài)，通訊管理機與現場(chǎng)儀表協(xié)議來(lái)予以通信，能夠實(shí)現監控系統的識別。同時(shí)此通信方式主要特點(diǎn)在于在總線(xiàn)形成大量數據信息時(shí)，含有某一現場(chǎng)窗口儀表通信地址的數據信息，通信特點(diǎn)要求被監控對象所對應的現場(chǎng)監控儀表依據系統指令，可以防止發(fā)生錯誤信息返回上位機的情況，而設備通信程序采用一致的通信協(xié)議方，智能儀表在通電運行后要求地址來(lái)做出響應，可以將協(xié)議設置為modbus通信協(xié)議，從而方便線(xiàn)路安裝與維護。

3.4完善電力監控系統軟件功能

       遠程視頻監控與圖像識別技術(shù)的融合已經(jīng)成為變電站智能監控的發(fā)展趨勢，在電力設備圖像識別過(guò)程中采用模板匹配算法可進(jìn)行目標識別，要求不斷改進(jìn)的FAsT-Match模板匹配算法，針對傳統模板匹配的缺點(diǎn)，融合了視頻監控系統和圖像識別系統，最終實(shí)現安全管理系統。同時(shí)在采集過(guò)程中，由于硬件設備和外部環(huán)境的影響，圖像往往含有一些隨機噪聲和失真，因此需要對圖像進(jìn)行預處理，便于直觀(guān)地向用戶(hù)反映運行的情況；而紋理特征也是一個(gè)全局特征，其需要在包含多個(gè)像素的區域進(jìn)行統計計算，模式匹配上具有很大的優(yōu)勢，幫助監控值班人員對電壓、電流和功率等數據的直觀(guān)了解。

3.5預防警示以及監測運行的隱患

        預防警示及檢測運行需要多個(gè)組成部門(mén)協(xié)調運作，電力生產(chǎn)系統包含的組成部分極多，如在電力監控系統中應用人工智能技術(shù)，則在出現問(wèn)題需要總結各類(lèi)常規失誤操作，在設備發(fā)生故障時(shí)立即發(fā)出警報，準確判別電氣設備的運行位置，避免對電力生產(chǎn)系統的運行帶來(lái)影響。如系統中某區域出現了運行故障，警示系統可以根據當前故障情況調整分貝，高分貝的蜂鳴提升為較大故障問(wèn)題，低分貝的蜂鳴則為警示效果，在警報發(fā)出的同時(shí)計算機系統此時(shí)也會(huì )顯示故障發(fā)生的位置并發(fā)出相關(guān)數據，以此幫助工作人員了解當前電力生產(chǎn)的狀態(tài)和參數等信息，以此結合信息對故障進(jìn)行及時(shí)處理。

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。

4.4系統功能

       4.4.1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。

 

        4.4.2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。

        4.4.3曲線(xiàn)查詢(xún)：可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

        4.4.4運行報表：查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數。

        4.4.5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。

        4.4.6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。

        4.4.7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。

        4.4.8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。

        4.4.9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。

        4.4.10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。

 

        4.4.11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。

        4.4.12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。

        4.4.13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。

        4.4.14Web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。

        4.4.15APP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)。

 

4.5系統硬件配置

       如今我國電力工程的發(fā)展速度正不斷加快，為了能夠契合時(shí)代發(fā)展需求，要結合地區用電需求選擇合適的管理方案，并在此基礎上優(yōu)化傳輸通信、軟件功能、數據采集、運行監測等方面，及時(shí)對監控中的相關(guān)數據進(jìn)行了解，出現問(wèn)題時(shí)能夠通過(guò)監控檢測解決現存的系統問(wèn)題。由此可見(jiàn)，電力監控系統的應用價(jià)值較高，后續可以結合當前我國用電情況不斷優(yōu)化完善，滿(mǎn)足當前時(shí)代對生產(chǎn)及發(fā)展的實(shí)際需求。

 

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[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版本

      韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司