動環監控系統低壓配電監控性能改善與測試研究

黃 赟，柯 成

（中國移動通信集團上海有限公司）

1 研究背景

上海移動動力設備經過不斷的開局、擴容、增補，設備數量成倍增長，對傳統意義的設備維護保障工作帶來巨大挑戰，自2002年上海移動局房動環監控系統開工建設以來，系統逐步配套接入相關動力空調設備，全面實現了對全網動力空調設備的實時監控設備運行狀態、預期故障發生、迅速排除故障、記錄和處理相關數據、進行綜合管理，達到了無人及少人值守的目的。

局房動環監控系統經過10多年的投入使用，已經完全融合到整個動力維護工作中，對整個動力維護工作的開展起主導作用，因此監控系統設備數據的有效性、準確率，對動力系統安全生產運行的意義重大。

2 動力監控系統分析

目前，動環監控系統實現對低配設備遠程監控可以分為：

（1）采用傳統的干接點方式遠程控制；

（2）低配開關等動力設備增設智能遠程控制設備，即動力設備增設智能遠程控制又分為加裝PLC控制器及加裝智能電表兩種設備來實現對低配開關的遠程控制。

2.1 采用傳統干接點方式實現非智能低配設備遠程控制

圖1 傳統干接點實現遠程控制接線圖

通常，動環監控系統現場采集設備的控制信號先經過遠程模塊光耦隔離模塊，然后再通過達靈頓電流放大驅動器輸出到遠程遙控界面模塊，主要控制繼電器工作模式，從而控制現場低配開關的分合閘操作。

傳統干接點方式實際應用于某通信大樓低配系統低壓開關的遠程控制，自2003年動環監控系統啟用至今，遙控成功率100%。其后，又針對高壓雷電感應干擾，又對原干接點控制電路進行修改，又增設防雷接地模塊和手動與自動切換模式，避免雷電感應故障和人為誤操作隱患。該工作模式因控制電路簡單，故障點少，可靠性較高。

圖2 現場干接點方式遠程控制接線圖

2.2 加裝PLC控制器實現對非智能設備遠程控制

此方式首先對非智能的低配開關加裝PLC可編程邏輯控制器，通過對PLC設備進行相關程序的編程及設置從而進行低配開關的遠程控制功能，使得非智能的低配開關轉變為類智能設備。然后通過UPC＋這一增強型智能設備協議轉換器轉換成統一協議后實現對低配開關的遠程控制。

此類方式在完成設備初裝的聯調時性能良好，能達到100%準確率，但是隨著設備使用年限增加，遠程控制的準確率無法達到100%，由于一個PLC控制器控制了多把開關，如單把開關遠程控制失靈無法單獨維修及更換，影響面較大，同時PLC更換需重新編寫相關程式，故對后期維護相當不便。

3 加裝智能電表實現對非智能設備DO控制

此方式首先對非智能的低配開關加裝智能電表，由智能電表進行低配開關的遠程控制功能，使得非智能的低配開關轉變為類智能設備。之后與加裝PLC方式相同，通過UPC＋轉換成統一協議后實現對低配開關的遠程控制。

如今，自2006年起新建局站低配開關都加裝了智能電表，使用至今遠程控制的準確率達到100%。由于智能電表與低配開關是1對1關系，出現故障只需更換同型號設備替換即可。幾種接入方式對比見表1。

表1 低配監控多種接入方式對比

4 三種接入方式替換可行性分析

4.1 用傳統干接點方式替代

傳統干接點方式無需外接電源、無需預留屏上空間，只需將采集器控制電路連接至低配開關輔助觸點上即可實現對現場低配開關的遠程控制，因此使用基于傳統干接點方式可替代另兩種方式。

4.2 用加裝PLC控制器方式替代

加裝PLC控制器方式無需預留屏上空間，但需額外提供UPS電源供其工作使用，故加裝PLC控制器方式可用作替換加裝智能電表方式，而不能用于替代傳統干接點方式。

4.3 加裝智能電表方式替代

加裝智能電表方式需在屏上預留空間，并且需要提供額外的UPS電源供其工作使用，故加裝智能電表方式無法替代其余兩種方式，見表2。

表2 3種監控方式相互替換可行性表

5 現網情況低壓配電監控性能分析與改善

5.1 非智能監控接入（非智能低配設備）

非智能接入方式是對應于傳統高低配系統，采用DI／DO／電壓電流傳感器，通過對交流一次、二次線路采樣、改接，實現三遙功能，對于早期的傳統設備監測，為首選方式。

設備介紹及接入原理如例：

根據某通信大樓目前使用情況，優缺點比較：

（1）布線量大，改動二次線路，需停電進行，接入費用相對較高，接入后穩定性、直觀性較強，維護簡單；

（2）DI界面（見圖3）絕大部分帶電長期使用，有效壽命在5年左右，更換時需停電或做有效保護，如干接點輸出更安全可靠；

（3）DO界面為二次驅動模塊（見圖4），主器件為繼電器，實際使用次數低，不易損壞，性能指標良好，投入至今零消耗；

圖3 DI界面

圖4 DO界面

圖5 電壓電流傳感器

（4）電壓電流傳感器（見圖5，圖6）更換需做保護或停電進行，目前實際使用情況良好，低配系統中未見損壞情況。

使用效果評估：

2002年開局建設以來，某通信大樓作為最大的傳統低配監控接入系統，投入使用以來，各項指標達到預期效果，系統遠程操作穩定可靠，響應良好。

圖6 電壓電流傳感器

5.2 智能監控接入

隨著智能化設備的普及應用，作為動力核心的交流低壓配電設備，逐步實現智能化，直至三遙一體化。結合現網實際情況，智能接入也分2類：

5.2.1 智能電表／PLC（編程類）

以某通信低配系統D1、D2列為例，該低配系統采用IQ200的電表（模擬量）和施耐德的PLC（開關量、控制量）來實現智能化接入；另長壽大樓采用施耐德電表與西門子的PLC，該類型接入模擬量部分接入無異議，PLC則需要根據現場實際情況進行后臺編程，對于監控接入主觀來所沒有任何問題，但是一旦發生個別數據異常或設備損壞，故障判斷不直觀，設備更換需要聯系第三方進行數據配置，比較繁瑣，維護難度大。

設備接入原理如圖7。

圖7 低配監控連接

根據各大樓施工調試使用情況，優缺點比較：

（1）市場趨勢，實現智能化，施工接入簡單實用；

（2）IQ200電表數據基本滿足要求，性能可靠，唯一問題在于設備已停產，備件供應有問題；

（3）PLC接入由于本身需要數據編程，無論從接入或維修更換，涉及流程復雜，遙信狀態通過燈號尚可判斷變化，但點位數據需要借助接線圖紙進行點文件配置，遙控無法直觀測試，對故障排查帶來難度。

使用效果評估：

某通信局系統投入使用以來，數據指標基本穩定，并通過前期多次驗證，但其間幾次聯合演練測試對遠程遙控時，由于告警量數量多，發生單控失效（2006年演練后進行模擬攔碼測試，系統下發控制命令有效率100%，故判斷由于聯合演練數據告警量大，對智能設備下發控制指令有影響）。

5.2.2 智能電表、模塊（固件類）

其他后續開局低配系統均采用固件類智能電表、模塊實現智能三遙一體化接入，系統頭柜采用ABB低壓開關智能后臺接入，聯絡及分路等開關采用AEC＼QP標準化電表實行遙測、遙信、遙控，上述智能設備由于采用標準化固件，相當于純硬件設備。對于標準化硬件而言，從故障更換而言，優勢明顯，其中AEC＼QP電表液晶顯示對AI／DI狀態顯示清晰，DO變化也可從后臺參數量里調取，基于此對于數據的排查、故障的定性更直觀明了，穩定性更高。

圖8 低配監控連接

根據各大樓施工調試使用情況，優缺點比較：

（1）廠家維護、更換更簡便，施工接入簡單實用，監控測試更直觀。

（2）標準智能電表純硬件化，性能可靠。

使用效果評估：

目前各大樓低配運行使用穩定，聯測測試未見異常。

綜合評定與改善：

由于低壓配電系統隸屬于動力設備核心供電保障體系，其供電設備的可靠性不言而喻，故在實際監控接入情況下，除正常倒電操作、維護保養、安全演練外，個別監控點無法定期有效的進行可靠性核對，介于安裝時間上各類低配系統的特性，為保證日后無人化值守，監控有效覆蓋，綜合實際狀況，建議如下：

（1）對采用施耐德PLC的低配系統中，由于施耐德PLC編程的特殊性及前期出現的問題，對市電進線柜、市電油機轉換柜、聯絡柜采用傳統DO、DI界面接入，作為備用監測、控制部分，做系統保障，提升控制有效性大于100%。

（2）對新建局點低配系統市電進線柜、聯絡柜擬采用傳統DO、DI界面接入作為備用監測方式，提升控制有效性達到200%。會議綜合考量，列入上海移動接入監控規范要求。

6 低配遙控性能測試

6.1 傳統干接點方式

傳統干接點方式針對的低配設備為傳統非智能低配系統，實現此類設備DO點控制是通過中達DO模塊繼電器控制，此類設備DO點性能測試方式為：

（1）拔除DO模塊上的繼電器電源跳線使繼電器不動作；

（2）SWARE監控平臺發布控制命令；（3）現場觀察DO模塊信號燈。

6.2 PLC控制方式

PLC控制方式主要用于初期智能低配系統，實現此類設備DO點控制是通過PLC向低配開關輔助觸點發送控制信號實現，此類設備DO點性能測試方式為：

（1）拔除PLC至低配開關控制線；

（2）SWARE監控平臺發布控制命令；

（3）現場觀察PLC對應信號燈。

6.3 智能電表控制方式

智能電表控制方式主要用于目前智能低配系統，實現此類設備DO點控制是通過智能電表向低配開關輔助觸點發送控制信號實現，此類設備DO點性能測試方式為：

（1）拔除智能電表至低配開關控制線；

（2）SWARE監控平臺修改該DO點狀態由脈沖至保持；

（3）SWARE監控平臺發布控制命令；

（4）現場觀察智能電表對控制狀態。

以上方式可檢測如下性能：

（1）DO模塊標簽準確性；

（2）監控系統DO點控制延時；

（3）SWARE系統對DO模塊、PLC及智能電表可控性；

（4）DO模塊、PLC及智能電表工作狀態。