配電智能化綜合監控系統的開發應用

摘 要：微電子、電力電子、抗干擾等新技術的迅速發使提高變電站自動化程度、建設無人值班變配電站成為必然趨勢和發展方向。系統集監視、測量、計量、控制、保護、網絡通訊和綜合管理等多項功能于一體，滿足我國電力行業規范及相關行業標準，是一種開放式、智能化、網絡化、單元化、組態化的電力綜合自動化系統。

關鍵詞：智能化；綜合監控；開發應用；功能；效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.117

1 概述

起于20世紀60年代的電力系統自動監控技術隨著微電子、電力電子、抗干擾等新技術的迅速發展，特別是計算機和網絡通訊技術的成熟得到了空前發展。將設備正常及事故情況下的監測、保護、控制、電力計量等融合在一起，達到高層次、高透明度的良好管理，已成為一種必然趨勢和發展方向。

2 設計依據

GB7251.1-1997《低壓成套開關設備》相關標準

GB/T50171-92《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路接線施工及驗收規范》

GB/T13729-92《遠動終端通用技術條件》

GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收規范》

DL/T645—1997《多功能電能表通信規約》

DL/T587-1996《微機繼電保護裝置運行管理規程》

3 配電智能化綜合監控系統組成

系統按配電智能綜合監控方案考慮，在總配電室中央控制值班室設置監控計算機2臺，用以實現監控系統的冗余控制，同時為保證系統和公司局域網聯網運行中的穩定運行，防止網絡病毒的破壞，配置服務器1臺，同時服務器作為網絡發布計算機，用以實現對公司高、低壓系統的統一監控。系統集監視、測量、計量、控制、保護、網絡通訊和綜合管理等多項功能于一體，實行單元化配置，具有實時數據采集及統計功能；系統參數/越限定值參數設置；事件告警及事故分析；報表顯示數據庫管理/運行記錄。智能化、網絡化、單元化、組態化滿足我國電力行業規范及相關行業標準

3.1 系統組成

3.1.1 高壓系統

總配電室：進線1回路，儀表測量1回路，出線6回路。

三配電室：進線1回路，儀表測量1回路，出線3回路。

南配電室：進線1回路，儀表測量1回路，出線1回路

3.1.2 低壓系統

總配電室：進線1回路，低壓無功補償1回路，出線12回路。

三配電室：進線3回路，低壓無功補償2回路，出線22回路，聯絡開關2路。

南配電室：進線1回路，低壓無功補償1回路，出線13回路。

3.1.3 變壓器

總配電室：運行溫度2回路（溫控實現冷卻風扇的自動運行）

三配電室：運行溫度8回路（溫控實現冷卻風扇的自動運行）

南配電室：運行溫度1回路（溫控實現冷卻風扇的自動運行）

3.1.4 監控系統

采用當今國際先進的分層分布式結構（三層設備，兩級網絡），以保證監控系統的安全性、可靠性和實時性，三層設備為：站端控制層、前置通訊層和現場間隔層。

3.2 監控系統配置及指標

3.2.1 現場間隔層硬件配置

3.2.2 通訊前置層硬件配置

3.2.3站端管理層軟硬件配置

3.4 模擬屏系統

模擬屏據現場檢測結果通過光電效果模擬設備運行狀態及實時電流、電壓，一直作為大型企業調度監控系統中的重要的組成部分，在電力行業中發揮著不可替代的作用。

模擬屏系統不僅要通過數據總線把根據高、低壓一次接線圖的運行狀態、實時電流顯示在模擬屏上，還要根據電力運行規程檢測操作人員操作是否正確，指導操作。模擬屏裝有LED動態滾動屏實時顯示高低壓開關的動作事件，有合分閘操作時同時語音報警，持續報告三次。

3.5 監控軟件系統

系統實現集中監視、測量、控制和管理，事件記錄及報警狀態顯示和查詢，設備狀態和參數的查詢、操作指導等。完全實現數據采集與處理、操作控制、人機聯系、單耗管理、故障追憶及分析、運行報表及負荷曲線自動生成、報警處理和歷史事件查詢等功能。畫面中都設置了幫助按鈕，點擊幫助按鈕，彈出對整個畫面的說明及在值班過程中針對每一配電室應注意的事項。

3.5.1 遙信、遙測、遙控功能，保障設備安全運行

系統實現遠程控制功能，設備啟停有啟動和停機運行提示信息、設備運行標志、現場設備運行指示三重保護，確保安全可靠。實現了配電設備自診斷功能，包括開機自檢、關機自檢；系統采集到的遙測、遙信信息可作為運行分析、事故追憶的依據；控制操作具有操作權限和安全管理功能，實現網絡化管理權限分層制的管理機制，系統自動校驗操作者的操作權限及口令，自動分配操作者的操作范圍，責任明確；提供遠程集中管理，提升IT運維效率。

3.5.2 “視頻墻”實時監測、直觀觀測現場

系統采用“視頻墻”實時顯示各配電室運行信息，實時監測運行狀況；發生故障時，可及時調度人員進行處理，避免由于故障延時而引發設備事故。

3.5.3 梯度預警，自動化報警

系統設置梯度報警，分為低報警、高報警、低低報警和高高報警。低報警或高報警提示時，起到了提醒值班員注意的作用；低低報警發生時，要求值班人員按照預案采取相應措施，否則將影響生產；高高報警發生時，要求值班員立即采取措施，否則將自動分閘。

3.5.4 持續語音播報，人工手動消除

系統報警方式為持續語音播報和大屏幕及視頻文字顯示，警示操作人員快速、準確找到故障原因，安排人員處理，及時解除故障；系統要求必須由值班人員手動確認才能取消語音。

系統還能采用電子郵件和電話報警，對于存在安全隱患的報警信息，報警時可以向技術人員發送電子郵件和手機短信。

系統實時監測網絡通路，當出現網絡異常時，聲音提示值班員網絡中斷，要求技術人員維護網絡。

3.5.5 靈活的運行策略

支持通過網絡對遠程配電設備進行在線修改，無縫切換，提高設備的運行穩定性、可靠性。系統要求24小時開機，不允許停機，越限報警限值是根據生產需要設定，所以在生產需求有變化時，報警參數的限值也可調整，系統可以實現在運行系統中修改報警參數并更新。

系統可實時對能源使用進行監管，對異常用能進行報警，最大限度的提高能源利用效率。

4 系統的技術創新性

4.1 自主開發數據遠程傳輸裝置

系統中采用的數據遠程采集傳輸裝置由石家莊公司自主開發，裝置支持多種工業協議，具有對下位機的數據采集、暫存、分析、上傳功能，同時對下位機通訊進行實時在線分析，設定通訊策略，對通訊超時進行3次通訊嘗試，如果仍然通訊超時形成通訊報警。

該裝置還可以根據設備點檢，定制設備的點檢計劃，對沒有點檢的設備進行強制點檢，沒有點檢不允許設備運行，另根據用戶需求可開發多種形式的運行策略。

4.2 源代碼設計

獨立設計，從系統的整體設計到每一個小數據單元的設計均為自主設計開發。單片機程序、PLC程序、人機界面程序等均具備獨立自主知識產權。單片機編程已實現從單片機電路設計、程序設計到具體應用的過程。PLC編程具備對單體設備編程、整條生產線編程的能力。人機界面編程設計已對十幾類設備進行了聯機實驗，效果均達到設計要求。

4.3 數據可采用多種傳輸方式，實現統一管理

針對配電設備獨立開發的子站服務器和通信管理機通信完全網絡化，采用現場總線技術，實現數據共享；具有良好的開放性，支持多種規約；單元獨立、分布式安裝，集中監控，可擴展性強。

4.4 功能模塊簡潔、直觀、易操作

在總畫面中設置了電流、電壓、負荷等歷史曲線查詢選項。在歷史曲線中可以查詢所選對象一年中任何時間段的歷史數據并能計算出該時間段內的最大值、最小值、平均值；從曲線的平穩度分析供應情況，進一步反應出該時間段內的生產狀況。

4.5 系統運行的人性化

通過移動鼠標到控制主界面各回路開關位置，系統可提供回路聲音提示并彈出回路控制明細，防止誤操作。為了便于設備管理，在每條回路的控制菜單增加設備明細表供用戶查詢，包括互感器的變比、開關型號、儀表地址等。

5 經濟效益及社會效益

系統可實現配電室的無人值守，降低企業能源運行管理成本，節約人力資源，提升企業能源、裝備、安全管理水平，完善企業內部的成本考核，降低運營和維修成本；同時可以對潛在的事故進行預報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現，減少損失；可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質、地點及發生時間）來指導維修，減少故障的處理時間及停機時間，提高工作效率；同時通過數據分析和曲線分析，可以很直觀的分析出各單位的實際用能情況，從而為合理的組織生產提供可靠依據，并且為工藝部門進行工藝調整提供可靠的

理論數據，減少投資浪費。

系統具有網絡擴展功能，便于后期進行系統擴展時（如：地源熱泵、中央空調等）保持原有監控計算機上的監控界面不變，只需增加相應的硬件，增加新的監控界面和監控計算機站點即可實現系統擴展，圖、表制作靈活、易于修改。

石家莊公司配電智能化監控系統大大提高了能源供應的安全可靠性、經濟性和智能化程度，為構建高效節能、數字化、信息化的現代化企業提供了堅實、可靠的基礎。系統可廣泛應用于大中小企業、智能大廈、市政建設、港口、機場、智能化小區等諸多領域。

參考文獻：

[1]王葵，孫瑩.電力系統自動化（第三版）[M].中國電力出版社， 2012.

[2]商國才.電力系統自動化[M].天津大學出版社.

[3]孟祥萍.電力系統運動與調度自動化[M].中國電力出版社，2007.

作者簡介：宇文臥龍（1979-），職稱：中級。