智能低壓配電管理監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

牟 濤

（杭州鴻雁電力電氣有限公司，杭州 310007）

智能化配電系統(tǒng)其主要特點是在傳統(tǒng)低壓開關(guān)柜和元器件基礎(chǔ)上充分應(yīng)用了微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信等新技術(shù)，具有較高的性能和可靠性。若干個智能型低壓開關(guān)柜經(jīng)數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，組成智能低壓配電系統(tǒng)，具有遙測、遙控、遙信、遙調(diào)功能，可以實現(xiàn)變電所低壓開關(guān)設(shè)備運行管理的自動化、智能化。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

配電監(jiān)控系統(tǒng)采用分層、分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，按間隔單元劃分整個系統(tǒng)分為三個層：系統(tǒng)控制層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層。

1）系統(tǒng)控制層。由控制低壓配電系統(tǒng)軟件、中央主機、打印機等組成。通過計算機軟件軟件實現(xiàn)系統(tǒng)管理功能。提供用戶界面、系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)儲存管理、報警提示、故障記錄等功能，是整個HY_SMARTDS-V1.0 系統(tǒng)的核心。

2）通信網(wǎng)絡(luò)層。提供底層智能元件和上位監(jiān)控主機間的連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，包括通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)提供包括現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等多種解決方案，實現(xiàn)底層設(shè)備和監(jiān)控主機間的無縫連接。

3）智能元件層。是指現(xiàn)場安裝的智能儀表和裝置，各類現(xiàn)場智能元件負(fù)責(zé)采集底層信息和現(xiàn)場智能控制，并通過數(shù)據(jù)通信接口和通信總線提供給監(jiān)控主機管理，是HY_SMARTDS-V1.0 系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)主要功能

HY_SMARTDS-V1.0 配電監(jiān)控系統(tǒng)主要用于變配電自動化項目中，用于實現(xiàn)變配電站的無人值守，其主要功能如下：

1）數(shù)據(jù)采集功能

由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù)，包括模擬量，脈沖量及開關(guān)量，測量量，外部輸入訊號等數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控系統(tǒng)作實時處理，實時更新數(shù)據(jù)庫及顯示畫面，并在屏幕上采用模擬圖方式實時顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，顯示實時和歷史事件，并采用打印或報表等方式輸出。

2）控制功能

通過主站微機進(jìn)行分合操作。控制對象包括開關(guān)和斷路器隔離開關(guān)的分合（跳合）操作，設(shè)備運行檢修。為保證受控設(shè)備的安全，所以有可靠的閉鎖和防范措施。

3）屏幕顯功能

主控機顯示與實際相對應(yīng)的一次主接線模擬圖，顯示各控制對象的運行狀態(tài)并實時動態(tài)更新。可形成實時的和歷史的模擬量連續(xù)變化的趨勢圖，如功率負(fù)荷曲線，電壓波動曲線。數(shù)據(jù)可以在系統(tǒng)硬盤中儲存長時間（或可以自己設(shè)定儲存時間），為分析事故及故障原因提供數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)存儲功能

系統(tǒng)采用主動或召喚方式上報（默認(rèn)召喚方式），遙信、遙測點，數(shù)據(jù)上傳類型可設(shè)置的數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)，并可按標(biāo)準(zhǔn)格式打印各種報表，歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，各種曲線。

5）保護功能

系統(tǒng)實現(xiàn)過流和過壓的多段式保護和報警功能，配置雙進(jìn)線時的電源備自投功能，檢測、判別瞬時故障和永久故障，判別相間短路、斷線、單相接地等故障，故障類型及相關(guān)信息主動上報，配電線路閉環(huán)運行和分布式電源接入情況下宜具備故障方向檢測功能，具備開關(guān)在線測溫、環(huán)境控制功能等保護功能。

6）通信功能

通過現(xiàn)場總線的形式向主站發(fā)送信息，并接受主站的控制。遠(yuǎn)動終端向上級發(fā)送遙測量包括電流，電壓，有功電能，無功電能，功率因數(shù)。遙信量包括開關(guān)或斷路器位置信號和故障信號。遙控量包括斷路器或開關(guān)的分合分接頭的調(diào)節(jié)。將所有三遙信息量上傳至主站。上級或調(diào)度端向下級發(fā)送遙控量分合斷路器或開關(guān)。

7）高級應(yīng)用功能

（1）防火墻功能

（2）開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境溫度在線測溫

（3）電纜接頭無線測溫

（4）電纜絕緣監(jiān)視

（5）弧光保護

（6）無功補償VQC 功能

8）用戶、權(quán)限功能

系統(tǒng)提供用戶編輯及權(quán)限設(shè)置。從而可以實現(xiàn)多人分權(quán)限訪問功能，便于用戶更好的管理配電監(jiān)控系統(tǒng)。

3 關(guān)鍵設(shè)備描述

圖2 關(guān)鍵設(shè)備描述圖

HY_SMARTDS-V1.0 配電監(jiān)控系統(tǒng)已鴻雁電力電氣有限公司自產(chǎn)的智能電器元件設(shè)備外，也可支持其他第三方廠商的設(shè)備。整個平臺由兩部分組成，一個是核心自動裝置，還一部分是人機對話部分（EMU）第一部分的核心裝置，為4U 全寬 標(biāo)準(zhǔn)機箱，深度可以調(diào)整，采用前插結(jié)構(gòu)，方便接線，各個功能插件可以根據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行配置，實現(xiàn)組合式安裝。其安裝在低壓開關(guān)柜的內(nèi)部。第二部分的人機對話部分，可以是觸摸屏，所有顯示和操作都在觸摸屏上實現(xiàn)，也可以是帶顯示燈及按鍵的大屏幕彩色液晶，其深度非常薄，便于適應(yīng)各種開關(guān)柜安裝。兩個部分的連線非常簡單，只需要2 根數(shù)據(jù)線和2 根電源線，非常容易現(xiàn)場維護。簡潔方便EMU 即為本項目將要開發(fā)的綜合信息管理平臺部分，整個系統(tǒng)可以通過電纜接線和通信線，與開關(guān)柜上的各種開關(guān)及其它設(shè)備進(jìn)行鏈接和信息交互，同時，也可以通過豐富的通信方式， 與上級RTU 或管理監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，接受和發(fā)送命令。

4 采用的通信協(xié)議

系統(tǒng)包含多種通信方式，如傳統(tǒng)串行通信、有源以太網(wǎng)通信、無源EPON 通信、Zigbee、載波、射頻、GPRS、短信等各種通信口，同時，也可拓展多種通信協(xié)議，如MODBUS、101、104、CDT 等等，并且為適應(yīng)電力行業(yè)的最新發(fā)展，將考慮為今后61850 的應(yīng)用預(yù)留接口，可以實現(xiàn)將傳統(tǒng)的配網(wǎng)終端用 IEC61850 已有或擴展的方法建模，通過IEC61850 建議的MMS 方法，實現(xiàn)主站及終端間的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)交互和信息的自動解讀，從而做到智能配網(wǎng)終端的即插即用。

5 產(chǎn)品的重要特點

系統(tǒng)采用高精度32 位處理器，大屏幕液晶顯示，內(nèi)部多CPU、多智能單元，高速信息總線結(jié)構(gòu)，使得現(xiàn)場可以根據(jù)需要模塊化靈活配置功能插件，組合式設(shè)計安裝，并且，需考慮復(fù)雜的電磁環(huán)境和高低溫環(huán)境。例如：可以先期不配置無功補償模塊，日后根據(jù)需要，只需要插入一塊功能插件即可方便的進(jìn)行擴展。測量、顯示、操作、統(tǒng)計分析、操作五防、測溫等功能，將集中處理和實現(xiàn)。集計量、測量、保護、控制、在線監(jiān)測、無功補償、相位校正等為一體的模塊化組合式綜合服務(wù)裝置高級功能應(yīng)用，含“防火墻”、狀態(tài)檢修、測溫及孤光保護、諧振過壓、勵磁涌流識別等多項應(yīng)用開發(fā)。

6 結(jié)論

HY_SMARTDS-V1.0 配電管理監(jiān)控系統(tǒng)是一套功能強大穩(wěn)定的低壓智能管理綜合平臺，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)、礦山、醫(yī)院、酒店、智能小區(qū)等的配電自動化領(lǐng)域，實現(xiàn)配電的智能化，達(dá)到配電室的無人值守的要求。