低壓供電監控系統在某研究堆中的應用

余峰 向玉新 杜雙

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.099

摘 要：低壓供電監控系統是某研究堆低壓供電系統改造中的一項重要內容，經過對低壓供電系統的整體改造，監控系統現已有機地融入某研究堆供電系統中。該文將介紹低壓供電監控系統的設計原理、設備布置、硬件組成、軟件組態。

關鍵詞：某研究堆 低壓供電監控系統 遙測 遙信

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0099-02

1 概述

某研究堆低壓供電系統改造是一次在不改變原供電系統基本框架的基礎之上的系統性改造，改造內容主要包括負荷計算和重分配、供電柜更新、應急電源設備更換、蓄電池更換、供電監控系統增設等。

低壓供電監控系統以工業控制器和以太網技術為基礎，融合了計算機技術、通信技術和圖形顯示等現代技術，整個系統以供電段為標準分為若干個獨立子系統，各個子系統之間利用以太網進行數據交換。系統底層設備充分地利用了電氣設備的自身通信功能，并按需添加了采集模塊，實現對供電系統所有設備運行信息的完全采集。

2 系統原理

2.1 網絡結構

監控系統采用分散、分層、分布式結構設計，整個系統分為三層，分別為后臺監控層、通信管理層及間隔層。

后臺監控層，即監控與管理系統層，是電力監控系統的最高管理層，后臺監控層主要是由通信網絡、監控主機、打印機及其他外設組成，該層負責現場各類數據的采集、分析、處理、命令的發布、數據庫的建立及管理，并提供用戶人機界面。通信管理層，在整個監控系統中起著承上啟下的作用，主要負責后臺系統和底層設備的數據交換，并提供與站內智能設備的通信接口和通信協議的轉換。間隔層由各回路的微機保護裝置、儀表、直流屏、遙信（測）裝置、UPS等組成，采用RS485通信接口，利用通信屏蔽雙絞線作為傳輸介質，實現數字量的向上傳輸。

2.2 協議與規約

在低壓供電改造中，我們通過設備選型，將所有通信設備的通信協議均選定為標準Modbus，因此間隔層設備與通信管理層的數據交換是以標準Modbus為通信協議，通過雙絞線連接RS485接口實現的。但是由于某研究堆的中壓供電柜未納入低壓供電改造的范圍之內，中壓供電柜所配置的微機保護裝置通信協議為繼電保護設備信息接口配套標準（103規約），所有中壓供電柜微機保護裝置為獨立一組，并以103規約為通信協議，同樣是以雙絞線連接RS485接口實現的。

2.3 遙信與遙測

2.3.1 遙信量的采集

低壓供電監控系統所采集的遙信量幾乎涵蓋了低壓供電系統中所有的設備狀態和開關狀態，其遙信量可分為由自身通信模塊提供和外加模塊提供。例如中壓供電柜有開關分合閘、小車位置、地刀位置、微機保護裝置保護信號、設備通訊狀態等。

微機保護裝置、供電主開關、UPS等設備自身配置有智能通信模塊，通過標準的Modbus協議，該類設備能夠周期性地將所能提供的所有開關量和狀態量上傳至通信管理層設備。

低壓供電柜中的單體供電負荷抽屜需外加遙信量模塊，采集供電負荷的分合閘狀態和電機類負荷的啟停、故障信號，遙信量采集模塊型號為SYS32，可同時提供32路開關量采集通道。

經以上方法，某研究堆低壓供電監控系統實現了對低壓供電及中壓設備的527個遙信量的準確采集。

2.3.2 遙測量的采集

低壓供電監控系統所采集的遙測量主要為電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、實在功率、功率因素。與遙信量相同的是，供電系統中的一部分設備，其自身的通信模塊可以直接將與該設備有關的遙測量上傳至通信管理層，另外一部分設備，主要是供電抽屜，不具備智能通信功能，需外加遙測量采集模塊，完成供電負荷運行電流的采集。某研究堆低壓供電監控系統實現了對低壓供電及中壓設備的124個遙測量的準確采集。

2.4 組態軟件

低壓供電監控系統組態軟件主要是由通信管理系統軟件、數據庫管理軟件和人機界面構成。

3 軟件組態

3.1 數據采集功能和管理功能

監控系統能夠通過智能設備進行通信對所有的模擬量、開關量、脈沖量進行實時和定時數據采集，所有的電量均采用交流直接采樣，保證測量的高精度和同時性。定時數據可根據設定的時間間隔自動轉存于硬盤，作為歷史記錄存檔。

3.2 事件記錄與報警

當出現開關事故變位，遙測越限、保護動作和其他報警信號時，系統能發出音響提示，并自動推出報警畫面。報警需經操作員確認后方能手動復位，報警音響能根據報警等級發出不同的音響提示。

3.3 圖形顯示功能

軟件界面顯示整個配電系統網絡圖，動態刷新顯示配電系統和各變電所主接線圖、系統和保護測控裝置配置圖，主接線圖上能實時顯示各開關運行狀態、在線運行參數等；能夠連續記錄顯示：負荷曲線、電壓棒圖等；支持形成各類表格及曲線。

3.4 報表顯示

軟件界面提供所有測量參數的報表查詢顯示，形成運行報表并提供對外打印接口。

3.5 歷史事件及數據的查詢

當某些事件產生時，啟動相關的事故追憶記錄，追憶數據的測點和周期可定義。

歷史事件包括報警事件、操作事件、一般事件，歷史事件查詢顯示應包括日期及時間、事件內容，越限事件事件內容中還應包括越限值。可按時間、分類進行查詢、顯示。

3.6 保護管理

實現系統在線對保護裝置的遠方定值設置與讀取功能，實現工程師站功能，對保護的定值、壓板進行遠方設置管理。

系統對保護裝置進行運行狀態監視、配置信息管理和保護動作信息管理，為運行人員提供處理提示。

系統提供方便的定值管理功能，對保護裝置召喚定值、保存定值、更改定值、下發定值、切換定值。

4 結語

低壓供電監控系統經設計、施工、調試，現已投入現場使用，低壓供電監控系統的新增在一定程度上提高了供電系統的自動化程度，提供了遠程運行監視和系統歷史追溯的功能，真正實現了所有開關與設備運行情況盡在掌握。

參考文獻

[1] 劉介才.工廠供電[M].5版.北京：機械工業出版社，2010.

[2] 劉介才.工廠供電簡明設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1993.

[3] 劉滌塵.電氣工程基礎[M].武漢：武漢理工大學出版社，2003.

[4] 夏道止.電力系統分析[M].北京：中國電力出版社，2004.

[5] 段建元.工廠配電線路及變電所設計計算[M].北京：機械工業出版社，1982.