基于現(xiàn)場總線的城市配電房綜合管理系統(tǒng)

何祖彬　張發(fā)斌

摘 要：介紹了基于現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通信技術(shù)的配電房開關(guān)柜管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對底層非智能設(shè)備的智能化加強(qiáng)在線監(jiān)控供電設(shè)備，并利用后臺軟件對現(xiàn)場所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析和處理，從而提高管理效率。

關(guān)鍵詞：配電管理系統(tǒng)；現(xiàn)場總線；數(shù)據(jù)分析；配電站

中圖分類號：TM769 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.096

開關(guān)柜管理系統(tǒng)有針對性地將公用配電房作為主要服務(wù)對象，同時，支持在線和離線方式的自動化管理，為供電公司提供了分散數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析問題的解決方案。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用模塊化、分布式開放結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)智能傳感器和現(xiàn)場監(jiān)控層，可以加配后臺監(jiān)控管理中心。智能傳感器、現(xiàn)場監(jiān)控層采用FCS總線集成嵌入管理系統(tǒng)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)和通信線發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)、信息、故障報警和環(huán)境參數(shù)等運(yùn)行工況數(shù)據(jù)。其中，故障信息可通過短信方式通知指定維護(hù)人員，同時，可通過已有的通訊介質(zhì)上傳至配網(wǎng)中心后臺的監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可兼容其他底層系統(tǒng)的接入，比如變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、故障報警系統(tǒng)和動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等，從而使整個配電房信息化和對外具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口。

1.1 智能傳感器

智能傳感器由所有受監(jiān)視設(shè)備組成，包括高壓開關(guān)、低壓框架斷路器（進(jìn)線和聯(lián)絡(luò)）和低壓塑殼出線斷路器等，通過各設(shè)備的狀態(tài)反應(yīng)各高、低壓回路的狀態(tài)信息。智能傳感器可以是智能設(shè)備，也可以是非智能設(shè)備，現(xiàn)場智能設(shè)備自身可以檢測和產(chǎn)生故障信號。對于非智能化設(shè)備，根據(jù)其數(shù)量配置硬節(jié)點(diǎn)連接、加裝智能通訊設(shè)備和現(xiàn)場總線傳遞的狀態(tài)變化信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)，可為全面實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化打下設(shè)備層的信息化基礎(chǔ)（如果全面實(shí)施配網(wǎng)自動化而沒有終端供電設(shè)備層的信息化作基礎(chǔ)支持，則無法得到滿意的效果）。

1.2 現(xiàn)場監(jiān)控層

現(xiàn)場監(jiān)控層分為以下2層：①系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。現(xiàn)場監(jiān)控層是以嵌入管理的方式通過ModbusServer或OPCServer等，并配置GSM專用導(dǎo)航器，可提供總線采集智能設(shè)備和現(xiàn)場總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，從而使系統(tǒng)就地實(shí)時處理分析本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。②系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。當(dāng)開關(guān)柜智能監(jiān)測管理系統(tǒng)有后臺監(jiān)控管理中心或作為配電自動化子站時，可通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口與配網(wǎng)中心的監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將重要數(shù)據(jù)和上位機(jī)所需參數(shù)發(fā)送至后臺管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)單配電房的信息化。

1.3 后臺監(jiān)控管理中心

后臺監(jiān)控管理中心對整個供配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控管理，且可使標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)（BA、DCS和消防系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2 系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)監(jiān)控

系統(tǒng)監(jiān)控分為以下2部分：①在監(jiān)控界面上實(shí)現(xiàn)“四遙”功能（遙測、遙控、遙信和遙調(diào)）；②當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)生故障或報警時，系統(tǒng)自動彈出警示界面，并記錄故障、報警信息。

2.2 設(shè)備維護(hù)

設(shè)備維護(hù)分為以下2部分：①實(shí)時監(jiān)測設(shè)備維護(hù)參數(shù)（例如運(yùn)行時間統(tǒng)計、斷路器觸頭磨損等），提供設(shè)備老化或故障隱患的早期預(yù)警；②設(shè)備檢修、保養(yǎng)信息記錄；③提供設(shè)備定值管理功能。

2.3 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理分為以下5部分：①提供實(shí)時數(shù)據(jù)字典功能。實(shí)時監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備的測量參數(shù)和狀態(tài)信息。②提供歷史數(shù)據(jù)字典功能。實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印功能。③提供負(fù)荷分析功能。生成用電設(shè)備在一定時間段內(nèi)的負(fù)荷趨勢圖。④提供基于Excel的定時和實(shí)時報表。可以自動生成日報表、月報表和年報表，且可以實(shí)現(xiàn)召喚打印、定時存儲和打印。⑤故障查詢分析。

2.4 安全管理

安全管理分為以下2方面：①權(quán)限管理。實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限管理和訪問控制，增加用戶有效期時鐘和集中授權(quán)鑒權(quán)，以保證系統(tǒng)的安全性。②交接班管理。為了維護(hù)系統(tǒng)的安全性，在用戶交接班時，必須輸入工號、用戶名和口令以完成交接班工作。

2.5 設(shè)備管理

可利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對電力設(shè)備安全性、可靠性的數(shù)據(jù)分析；通過分析設(shè)備，提前對設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修和維護(hù)，從而提高設(shè)備的持續(xù)供電能力、供電安全性，最終延長設(shè)備壽命；對設(shè)備故障進(jìn)行提前預(yù)警和故障狀態(tài)下的承載負(fù)荷能力評估，以縮短停電時間，降低經(jīng)濟(jì)損失；為設(shè)備更新決策提供數(shù)據(jù)支持。

2.6 設(shè)備層故障的自愈

隨著軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，可利用高級語言靈活編程的優(yōu)勢，在管理系統(tǒng)中嵌入故障自愈模型，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備層的自我自愈；當(dāng)設(shè)備層無法實(shí)現(xiàn)故障自愈時，可通過軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理故障的主動上報，交由配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)故障的隔離和自愈。

2.7 數(shù)據(jù)發(fā)布

數(shù)據(jù)發(fā)布分為以下2方面：①數(shù)據(jù)接口擴(kuò)展。數(shù)據(jù)接口按通訊協(xié)議和傳輸方式分為“MODBUS-RTUServer、MODBUS- TCPServer和PROFIBUS-DPSlave”等接口類型。②Web發(fā)布。用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)，使用IE瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)視實(shí)時畫面、實(shí)現(xiàn)操作控制和查看故障信息。

3 結(jié)束語

配電能綜合管理系統(tǒng)是一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下運(yùn)行、性能可靠和造價低廉的通信系統(tǒng)，可形成末端供電設(shè)備和元器件的設(shè)備底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場供電設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場供電設(shè)備之間、整個供電生產(chǎn)現(xiàn)場與外界（配網(wǎng)中心）按公開、規(guī)范和專用密級的通信協(xié)議的信息交換，并采用了目前技術(shù)成熟、可靠性高和價格低廉的現(xiàn)場總線技術(shù)，可對末端供電設(shè)備實(shí)現(xiàn)管理和信息集成，從而實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。此外，該系統(tǒng)既可獨(dú)立運(yùn)行，也可為配網(wǎng)自動化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享，從而為全面實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動化打下設(shè)備層的信息化基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕