淺談電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電管理中的應用分析

更新時間：2023-02-14

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摘要：為了進一步提升供配電設計的質(zhì)量水平，要整合系統(tǒng)應用要點，充分發(fā)揮電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用價值，提升資源利用率，減少運行中的經(jīng)濟損失和運營成本。分析供配電設計應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的具體作用，從組態(tài)軟件功能設計、網(wǎng)絡方案設計、現(xiàn)場智能監(jiān)控設計 3 個方面對具體設計內(nèi)容展開討論，后結(jié)合案例分析應用方案。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；供配電設計；Power Logic

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，電力運營管理工作的全面性和科學性受到廣泛關(guān)注，要整合電力監(jiān)控系統(tǒng)應用要點，維持供配電設計效果的應用價值，促進經(jīng)濟效益和社會效益的和諧統(tǒng)一。

1 供配電設計應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用

電力監(jiān)控系統(tǒng)是融合現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等多元技術(shù)類型建立的技術(shù)模式，將其應用在供配電設計項目中，能在建構(gòu)集中監(jiān)控管理體系的同時，具備數(shù)據(jù)采集匯總、遙測遙控處理、數(shù)據(jù)綜合分析等功能，以保證智能化系統(tǒng)發(fā)揮價值，為供配電工作效率的全面提高奠定基礎(chǔ)。

1.1 數(shù)據(jù)采集匯總

電力監(jiān)控系統(tǒng)能建立完整的數(shù)據(jù)信息匯總模塊。

（1）模擬量采集。采集的模擬量中，各段的母線電壓數(shù)據(jù)、線路電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和功率因數(shù)等，都是關(guān)鍵參數(shù)。較為常見的模擬量采集過程會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(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換器后，換算為模數(shù)轉(zhuǎn)換器能讀取的信號，并且能被應用在實際控制環(huán)境內(nèi)。

（2）開關(guān)量采集。獲取斷路器狀態(tài)參數(shù)、隔離開關(guān)狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)參數(shù)等，以保證后續(xù)信號分析和傳達的及時性。

（3）電能計量分析。完成有功電能、無功電能的實時性采集分析，相較于傳統(tǒng)機械式電能表，電力監(jiān)控系統(tǒng)支持的電能表結(jié)構(gòu)能利用電能脈沖計量和軟件計量等多種方式并行，建構(gòu)完整的分析機制，維持有功電能、無功電能的計量分析，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(jiān)控系統(tǒng)，要對斷路器合閘/分閘等情況進行實時性記錄，并且保證保護動作順序記錄的合理性和規(guī)范性。與此同時，微機保護流程或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)也非常關(guān)鍵，要匹配充足的內(nèi)存空間，維持數(shù)量和時間段事件順序記錄的規(guī)范性。關(guān)鍵的是，后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控通信要具備實時性處理功能，避免信息事件丟失。

1.3 故障實時性錄入

供配電設計體系中，也要對故障問題予以關(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，就能對繼電保護動作前后和故障相關(guān)的電流量、母線電壓量等進行集中的記錄分析。記錄時間一般是保護啟動前2個電壓周期和保護動作后的10個電壓周期，能維持良好的動作保護，確保重合閘全過程管理的規(guī)范性。

1.4 遠程操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)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)元件予以實時性控制，尤其是斷路器和隔離開關(guān)等，落實分閘、合閘操作，能有效避免計算機系統(tǒng)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：淤斷路器在實時性操作的過程中要具備閉鎖自動重合閘；于就地操作和遠方操作能實現(xiàn)互相閉鎖，并且能減少干擾問題；盂結(jié)合實時性信息自動分析模式，能對斷路器和隔離開關(guān)進行閉鎖操作控制；榆依據(jù)實時性應用模式，無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，并且能實現(xiàn)對象校核、操作性質(zhì)和命令執(zhí)行的并行處理[2]。

1.5 實時性監(jiān)控

（1）越限和記錄。在監(jiān)控系統(tǒng)實時性運行的過程中，能對采集獲取的電流參數(shù)、電壓參數(shù)等基礎(chǔ)模擬量予以實時性跟蹤分析，一旦出現(xiàn)越限問題，就能馬上完成信號的處理，同時完成越限值的記錄。

（2）電能質(zhì)量監(jiān)控。在供配電控制體系中，要對電能質(zhì)量予以實時性監(jiān)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題中，電壓/電流靜態(tài)偏差和動態(tài)擾動等現(xiàn)象較為常見，表現(xiàn)為電壓或頻率存在明顯的有效值變化，或出現(xiàn)電壓波動、閃變、電壓暫降等現(xiàn)象，嚴重時會出現(xiàn)暫態(tài)和瞬態(tài)過電壓引起參數(shù)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(guī)定和電力系統(tǒng)頻率允許偏差等方面，借助電力監(jiān)控系統(tǒng)應用元件對其進行實時的數(shù)據(jù)記錄和匯總，以保證綜合控制的規(guī)范性。

2 供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容

明確電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用，就要結(jié)合供配電的實際標準，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。

2.1 組態(tài)軟件設計

監(jiān)控組態(tài)軟件是具備組態(tài)功能的應用軟件，不僅能實現(xiàn)面向數(shù)據(jù)的監(jiān)控處理，還能完成數(shù)據(jù)采集，維持應用的規(guī)范性和科學性，為操作人員提供實時性觀察匯總數(shù)據(jù)的功能[3]：淤組態(tài)軟件的繪畫功能設計，能配合相應的模塊完成元圖、制位圖、滑動條、標簽、時鐘的繪制處理，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，能實現(xiàn)對被編輯對象的旋轉(zhuǎn)、移動、粘貼、對齊等操作；盂在系統(tǒng)程序啟動和退出時借助相應的指令模塊，就能有效完成實時性校驗操作，避免用戶非法處理；榆實時性/歷史性曲線功能設計，調(diào)取相應的數(shù)據(jù)信息，就能顯示出實時性曲線參數(shù)和歷史曲線參數(shù)，方便用戶直觀了解現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變動情況；虞報表處理，對數(shù)據(jù)信息予以匯總分析，從而結(jié)合預定的格式輸出信息，了解組態(tài)結(jié)構(gòu)，操作十分靈活且便捷；愚OPC 接口設計，電力監(jiān)控系統(tǒng)的大價值是建立實時性數(shù)據(jù)的收集和分析能力，有效評估變電站自動化、樓宇自控等功能獲取的數(shù)值參數(shù)，完成合理的數(shù)據(jù)交換工作，維持數(shù)據(jù)項處理的實時性；輿功能模塊設計，主要包括數(shù)據(jù)源、顯示方式、信號打印等具體模塊，配合實時性確認功能的處理，就能打造完整的應用平臺，維持供配電設計中電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用。

2.2 網(wǎng)絡方案

依據(jù)供配電設計的基本要求，要結(jié)合具體情況落實相應的網(wǎng)絡方案，維持應用管理的科學性和完整性。目前，較為常見的網(wǎng)絡方案主要有以下 3 種。

（1）針對一些現(xiàn)場智能監(jiān)控設備數(shù)量少且對應設備分布較為集中的系統(tǒng)，將智能設備集中應用在一條總線系統(tǒng)上，配合智能化設備，建立完整的接口轉(zhuǎn)換器、監(jiān)控主機數(shù)據(jù)交換模式，有效實現(xiàn)網(wǎng)絡信息處理（圖1）。

圖 1 第 1 種網(wǎng)絡方案

（2）針對一些現(xiàn)場智能監(jiān)控設備數(shù)量多，且設備分布比較分散的系統(tǒng)，要結(jié)合現(xiàn)場智能監(jiān)控設備接入模式，建立完整的現(xiàn)場總線分析機制，并且保證總線分別接入網(wǎng)關(guān)，維持現(xiàn)場總線調(diào)度的科學性（圖 2）。

圖 2 第 2 種網(wǎng)絡方案

（3）針對子變電站較多的大系統(tǒng)，出于提升整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的考慮，要對每個子站都進行實時性監(jiān)控，這就需要保證每個子站都設置智能監(jiān)控設備，以便于站內(nèi)數(shù)據(jù)運算處理的綜合效果（圖 3）。需要注意的是，監(jiān)控中心主機在獲取授權(quán)后，能對子站監(jiān)控主機的信息、數(shù)據(jù)和動態(tài)予以查詢，維持系統(tǒng)運行效率和信息可靠性。

圖 3 第 3 種方案

2.3 現(xiàn)場智能監(jiān)控設備設計

為了保證現(xiàn)場智能監(jiān)控設備整體布局結(jié)構(gòu)滿足應用預期，要整合相關(guān)內(nèi)容，在建立完整數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模式的基礎(chǔ)上，配合監(jiān)控主機發(fā)出的操作指令，維持良好的動態(tài)分析模式：淤市場上監(jiān)控設備數(shù)量較多，且對應的動能多樣，為了保證整體設計的合理性，在選擇型號的過程中要充分結(jié)合客戶的實際需求，綜合分析電力網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、負荷等級等內(nèi)容，以保證現(xiàn)場監(jiān)控設備選型工作，節(jié)省經(jīng)濟成本；于現(xiàn)場監(jiān)控設備要維持各自獨立的狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)范性，配合動態(tài)實時性顯示開關(guān)設備，在處理運行參數(shù)、故障信息、事件記錄等內(nèi)容的同時，有效維持數(shù)據(jù)管理的科學性和規(guī)范性。

3 案例

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

（1）主中壓進線回路/重要低壓進線回路的監(jiān)控要按照遙測、遙信、遙控進行分別處理。其中，遙測是對三相電壓、有功功率、無功電能、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)進行調(diào)取監(jiān)控，測量精度達到0.2%；遙信是對開關(guān)分合狀態(tài)予以監(jiān)控；遙控是對開關(guān)遠程進行分合控制，并且配合通信規(guī)約調(diào)整，完成電能質(zhì)量監(jiān)測。

（2）要對一般出線回路進行監(jiān)控，主要是結(jié)合標準通信規(guī)約分析通信接口信息，并且 MC 系列多回路監(jiān)控單元也能完成饋線監(jiān)控。

4 安科瑞電力監(jiān)控解決方案

4.1概述

針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，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(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

4.2應用場所

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

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)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。