徐霜

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹西恩溫泉奧特萊斯電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用AM4微機(jī)保護(hù)裝置采集配電現(xiàn)場(chǎng)10kV高壓柜的各種電參量和開關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

    0. 概述

    西安西恩溫泉奧特萊斯文化旅游有限公司，北鄰西潼高速，南居鳳凰大道，東西以芷陽(yáng)二路、三路為界，經(jīng)營(yíng)面積逾5萬(wàn)平米，是西安臨潼國(guó)家旅游休閑區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目離西安主城區(qū)直線距離20公里，30分鐘車程，占地面積157.04畝，分兩期開發(fā)，一期用地91.68畝，項(xiàng)目將建成歐式小鎮(zhèn)使用面積達(dá)7萬(wàn)平方米，270間商鋪，1500個(gè)停車位，可輻射全西安至周邊城市，依托臨潼每年1000萬(wàn)游客，打造真正的奧特萊斯度假村。

    本項(xiàng)目為西恩溫泉奧特萊斯項(xiàng)目新建的變電所。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對(duì)廠區(qū)變電所內(nèi)的高壓進(jìn)出線進(jìn)行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、可靠和高效。本項(xiàng)目共有兩個(gè)變配電室，其中需要做監(jiān)控的9臺(tái)10KV高壓柜位于一號(hào)變配電室，9臺(tái)10KV高壓柜共有一臺(tái)10KV進(jìn)線柜，一臺(tái)計(jì)量柜，一臺(tái)PT柜，六臺(tái)出線柜。共配置AM4-U一臺(tái)，AM4-I七臺(tái)，分為兩條RS485總線接入到電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)安裝在一號(hào)配電室隔壁的值班室。

    Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的最新發(fā)展，對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。

    1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)西恩溫泉奧特萊斯項(xiàng)目的10kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)范圍為新建變電所8臺(tái)高壓柜上安裝的AM4微機(jī)綜保，對(duì)綜保進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)總計(jì)有8臺(tái)微機(jī)綜保（其中包括1臺(tái)AM4-U，7臺(tái)AM4-I），分2條總線，都是直接通過(guò)屏蔽雙絞線走電纜溝拉至值班室連接到型號(hào)為Nport5232I的串口服務(wù)器的串口上，實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

    本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

    間隔設(shè)備層：AM4型號(hào)的微機(jī)綜保。這些微機(jī)綜保分別安裝在10kV進(jìn)線柜、PT柜、出線柜上，采用RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

    網(wǎng)絡(luò)通訊層：MOXA的Nport5232I串口服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

    微機(jī)綜保采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)6臺(tái)微機(jī)綜保，最大傳輸距離為1.2km。

    2. 電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

    2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由安裝在高壓柜上的AM4型號(hào)微機(jī)綜保完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)包括：各回路的電參量信息，以及配電回路開關(guān)的分合閘狀態(tài)，接地刀閘狀態(tài)及相關(guān)故障、告警信號(hào)等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。

    2.2 人機(jī)交互

    系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

    2.3 故障報(bào)警及事故追憶

    在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

    2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)建立與查詢

    主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數(shù)據(jù)庫(kù)，定期生成報(bào)表，以供用戶查詢打印。

    2.5 用戶權(quán)限管理

    針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行�？梢酝ㄟ^(guò)用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

    2.6 運(yùn)行負(fù)荷曲線

    負(fù)荷趨勢(shì)曲線功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線或歷史趨勢(shì)線；對(duì)所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶。

    3. 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

    西恩溫泉奧特萊斯項(xiàng)目需要對(duì)10kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)范圍為新建變電所8臺(tái)高壓柜上安裝的AM4微機(jī)綜保。本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)的顯示各個(gè)10kV配電柜的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)某一回路的用電負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析各部分的用電狀況，保證人員的生命安全，提高值班人員的工作效率。

    實(shí)時(shí)畫面見下圖，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓回路的運(yùn)行狀態(tài)，以配電一次干線圖的形式直觀顯示配電線路的分布情況，同時(shí)將實(shí)時(shí)采集的各回路的電參量信息，以及配電回路開關(guān)的分合閘狀態(tài)，接地刀閘狀態(tài)及相關(guān)故障、告警信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面中。紅色代表合閘，綠色代表分閘，斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒用戶及時(shí)處理故障。同時(shí)在管理員權(quán)限之下可以遠(yuǎn)程進(jìn)行高壓斷路器的分合閘控制。

高壓系統(tǒng)一次圖

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對(duì)斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長(zhǎng)時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

    系統(tǒng)具有對(duì)實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時(shí)間段或選擇查詢最近更新的記錄數(shù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。該功能方便用戶進(jìn)行事故追溯查詢。

電參量報(bào)表

    系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    負(fù)荷曲線，可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線打印功能。

    4. 結(jié)束語(yǔ)

    綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運(yùn)營(yíng)成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營(yíng)成本，也成為供配電設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過(guò)人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準(zhǔn)的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計(jì)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測(cè)以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些高端電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。

    Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在西恩溫泉奧特萊斯項(xiàng) 目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所高壓配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框及語(yǔ)音提示。該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為變電所用戶解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的社會(huì)效益。

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    作者簡(jiǎn)介

    徐霜，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司<