韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘 要：介紹了工廠(chǎng)電力監控系統的實(shí)際應用及工程施工中所遇到的問(wèn)題和解決措施。

關(guān)鍵詞：電力監控系統Modbus通信協(xié)議多功能電表分布式

0引言

系統功能概要變配電計算機監控管理系統，可以利用計算機通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)使變電站值班人員迅速而準確地獲得變電站運行的實(shí)時(shí)信息，完整地掌握變電站的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現變電站運行的故障并做出相應的決策和處理，同時(shí)可以使值班管理人員根據變配電系統的運行情況進(jìn)行負荷分析、合理調度、遠控合分閘，減少和避免操作、誤判斷，縮短事故停電時(shí)間，實(shí)現對工廠(chǎng)變配電系統的現代化運行管理。

1變電站自動(dòng)化監控系統構架

國內外變電站自動(dòng)化技術(shù)的應用和發(fā)展大體經(jīng)歷了集中式和分布式兩個(gè)階段。

1.1集中式變電站自動(dòng)化系統架構

集中式變電站系統分為現場(chǎng)層、控制層和信息層?，F場(chǎng)層主要包括高壓開(kāi)關(guān)柜綜合保護繼電器、集合式多功能電表、故障波形記錄器與變壓器溫度儀表等。

控制層采用了1臺PI．C，負責采集各高低壓斷路器分合閘狀態(tài)、手車(chē)工作位置以及直流屏故障報警等信號。在主監控計算機的控制下，通過(guò)PLC輸出模塊將警報信號盤(pán)上光字牌

點(diǎn)亮并使聲光報警器動(dòng)作。另外，控制層使用光纖收容箱和ZC-22通信轉換器將現場(chǎng)層的綜保繼電器數據轉換成RS-232通信方式，將數據傳送到電力監控計算機。

信息層主要是l臺工控機，安裝了Elipse ScadaV3．0電力監控軟件。電力監控系統的后臺數據庫為SOL Server 2000，用于保存電力監控系統采集的各種數據以生成用戶(hù)所需的報表和趨勢圖等。

集中式變電站自動(dòng)化系統結構存在的主要問(wèn)題是：信息層的工控機即前置管理機任務(wù)繁重、引線(xiàn)多，形成了信息的“瓶頸"，降低了整個(gè)系統的可靠性。在前置機故障情況下，將失去當地及遠方的所有信息及功能；自動(dòng)化擴展需求的功能難以實(shí)現。

1.2分布式變電站自動(dòng)化系統架構

整個(gè)變電站自動(dòng)化系統網(wǎng)絡(luò )采用分層分布式結構，按照功能劃分為后臺機系統、服務(wù)器系統和前置機系統3個(gè)子系統。后臺機、服務(wù)器、前置機之間采用高速以太網(wǎng)通信，前置機和保護裝置、智能模塊之間采用主流工業(yè)接口(如RS-485等)，內嵌IEC 870—5—103、Modbus RTU等通信規約，同時(shí)為企業(yè)管理系統BA、OA、MIS等留有接口，便于企業(yè)內部各個(gè)系統無(wú)縫集成。分布式電力監控系統架構圖如圖l所示。

圖1分布式電力監控系統架構圖

1.3分布式系統結構相比集中式系統具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可靠性高，任一部分設備故障只影響局部，風(fēng)險分散；當站控層系統或網(wǎng)絡(luò )故障，只影響到監控部分，而重要的保護、控制功能在間隔層仍可繼續運行。

（2）間隔層任一智能單元損壞不會(huì )導致全站的通信中斷和長(cháng)期占用全站的通信網(wǎng)絡(luò )。

（3）分布式結構可大大減少電纜，節約投資，簡(jiǎn)化了調試過(guò)程。

2監控系統功能

2.1變配電計算機監控管理系統具有如下功能：

（1）變電站實(shí)時(shí)在線(xiàn)監視運行，采用變配電計算機監控管理系統，不僅能對系統各種運行開(kāi)關(guān)量狀態(tài)和電量參數進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示，而且更安全、可靠、直觀(guān)。

（2）及時(shí)準確地進(jìn)行故障報警和故障跳閘報警。

（3）可對潛在的事故進(jìn)行預報警，同時(shí)實(shí)現各種電量的超限報警。

（4）改善配電系統管理。

（5）供電質(zhì)量(諧波失真度THD／*大、*小、平均值／電壓合格率)實(shí)時(shí)分析功能，可實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)供電質(zhì)量的各項指標，便于分析電網(wǎng)故障原因。

3應用過(guò)程中應注意的問(wèn)題

（1）電力監控系統在工廠(chǎng)實(shí)際應用過(guò)程中應注意如下問(wèn)題：在電力監控硬件的選用上應注重質(zhì)量穩定、保護功能齊全的硬件。曾經(jīng)某項目選用l臺研華工控機(EIX；-4504 NPORT)，在使用不到1年的時(shí)間就發(fā)生故障，導致現場(chǎng)區域的電力監控癱瘓，無(wú)法實(shí)時(shí)監測各變電站高低壓開(kāi)關(guān)設備狀態(tài)和變壓器工作溫度等重要參數，現場(chǎng)的電量統計報表也無(wú)法正常生成。雖然聯(lián)系原廠(chǎng)家進(jìn)行維修，但是由于維修時(shí)間超過(guò)半個(gè)月，給用戶(hù)帶來(lái)很大的不便。

（2）在電力監控系統中應平衡好計算機監控系統與電能數據采集系統的關(guān)系。監控主機的首要任務(wù)是實(shí)時(shí)地觀(guān)察變電站內各高低壓開(kāi)關(guān)設備的工作狀態(tài)以及報警信號，而電能數據采集是監控主機的次要任務(wù)。但在系統應用中，現場(chǎng)大量的多功能電表采集數據也接人監控主機，造成監控主機既要負責與變電站內各綜保繼電器數據通信，又要和現場(chǎng)大量的多功能電表進(jìn)行通信，導致監控主機系統資源被大量占用，系統工作速度放慢，甚至發(fā)生死機現象。解決辦法為增加l臺IBM Server運行SQL Server2000的工作計算機，把監控系統分成操作主機與數據庫主機，改善數據庫占用計算機資源太大的問(wèn)題。

（3）系統報警應及時(shí)準確，報警與現場(chǎng)故障時(shí)間同步，*低報警反應時(shí)間小于1秒，不能出現任何誤動(dòng)作或誤報警。由于系統綜保繼電器的通信連接采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò )架構，當連接的綜保繼電器數量較多時(shí)，監控主機的一次掃描周期就需要半分鐘以上，當其中1臺綜保繼電器發(fā)出的報警信息正好在主機掃描周期剛剛結束時(shí)發(fā)出，待掃描到新的報警信息時(shí)間還需要1個(gè)周期，系統報警時(shí)間將會(huì )超過(guò)1分鐘，因此不能及時(shí)地進(jìn)行報警。解決辦法為優(yōu)化系統的通信網(wǎng)絡(luò )架構和通信協(xié)議，變被動(dòng)的系統掃描查詢(xún)報警信息模式為報警單元發(fā)出報警信息后系統主動(dòng)接受和判別的模式，以提高系統報警響應時(shí)間。

（4）在電力監控工程施工中還應注意電力監控系統的線(xiàn)路不能影響繼電保護系統，繼電保護的控制回路不能進(jìn)入站內監控系統，監控系統只是用來(lái)顯示，安全可靠性等級較低的系統不能影響等級更高的系統；做好系統各報警點(diǎn)的功能測試，在系統完成后一定要進(jìn)行各高低壓開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)和報警功能的測試，以防發(fā)生誤報和漏報。

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。

4.4系統功能

（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。

（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。

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

（4）運行報表：查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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)。

5系統硬件配置

參考文獻：

[1]郭丹春.工廠(chǎng)變電站電力監控系統的應用

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，手機：13611965514（微信同號）