供配電網絡遠程監控系統課題研究報告

顧勁松

摘要：研究配電系統實現遠程自動化監控，能夠在發生停電事故時及時報警，并提供各個配電室運行的實時數據（主要包括變壓器和進線斷路器的運行工況和電壓、電流等運行數據）。

關鍵詞：供配電；遠程監控

一、課題研究的主要內容

課題研究的重點是如何實現配電室實時數據信號的采集、傳輸及接收整理。

通過課題研究實現配電室全天候監控問題，并為今后的配電系統的管理、改造提供運行數據上的支撐。

二、配電系統現狀及存在問題

公司主要負責二、三號院地區及港北區域的供電系統維護與管理。負責近60余家單位，700余戶個體和15000戶居民的供電管理。轄區內擁有配電室44座、箱式變8座，變壓器103臺，變壓器總容量53680KVA。我們轄區配電室投產時間較早，部分設備老化，雖然近幾年對部分配電室進行了改造，但還有相當數量的配電室仍未得到改造，還存在很多影響系統運行的問題，如：設計院配電室、公園配電室、一條街配電室等處超負荷運行問題較重；絕大多數配電室均無通風設施，在夏季還得采取開窗散熱的方式；在用電高峰期間，容易由弧光短路、高壓熔斷器熔斷、線路超負荷運行等原因造成停電故障，在應對突發故障時，供電管理部門和維修人員不能夠快速到位，且由于無實時數據，進行現場故障分析時，往往要花費較長的時間，給及時處理故障恢復供電帶來諸多不便。因此，總體上我們的配電系統的運行平穩性、可靠性與當前上級所要求達到的供電服務質量標準相比，還有很大的差距。

三、研究思路

為進一步提高公司供電服務質量，提升供電故障處理快速反應能力，課題組從公司現有配電室均為無人值守，無法實現配電系統運行狀況時時監控，發現系統故障問題滯后的現狀出發，通過網上查詢、與有關專業機構咨詢、研討，確定了利用現有網絡資源、無線通訊資源，以無線GPRS通訊模塊和組態軟件為核心，狀態采集模塊和電量負荷參數采集模塊為基礎，通過RS485、TCP/IP協議和無線GPRS通訊協議組成網絡，實現分散數據檢測，集中數據監測、分析、報警與管理的研究思路。

通過上述配電系統遠程監測系統的研究與應用，實現配電狀態參數遠程自動監測管理，做到足不出戶就可以實時了解各配電監線路的負荷狀態，若各配電監測點出現監測參數超限，能夠及時自動報警，值班員會及時發現處理，從而減少事故發生率，提高供電服務保障能力。

四、原理簡述

課題組研究開發的配電遠程監測管理系統是一個分布式集散系統。它包括三個部分，即監測中心單元、GPRS無線通訊單元和電氣監測單元。監測中心單元：中央電腦主要起監視作用，完成人機對話，它對各監控單元傳輸來的各種數據進行分析，動態顯示各個區域、實時運行信息，超限報警。中央電腦具備運行信息數據庫，存儲半年以上的監視、運行報告。GPRS處理單元：主要完成數據的處理，并通過無線GPRS方式把信息進行上傳和下達。電氣測控單元：主要進行現場數據的采集，它可以采集回路中的電壓、電流、三相三線制或三相四線制負荷。

五、具體實施方案

模擬選定高層配電室和團結村北配電室。高層配電室為兩臺1000KVA變壓器，額定電流為1440A，額定電壓為380V，團結村配電室為兩臺630KVA變壓器，額定電流為900A，額定電壓為380V，兩處配電室均為分列運行方式。

1、信號采集：將數據采集器分別安裝在兩個配電室的低壓進線柜內，對變壓器的三相電力參數進行實時采集。信號采集功能由采集模塊完成：一號和二號主斷路器的電流值和電壓值通過銅母排上的電流互感器和電壓互感器轉變成標準二次電流和電壓值再傳輸給采集模塊，無功補償柜中的功率因數直接通過二次線傳輸給采集模塊，環境溫度通過電子式溫度計傳輸給采集模塊。采集模塊對以上信號進行存儲，存儲間隔設定為一分鐘（每分鐘存儲一次），存儲總時長為一個月。一個月后數據進行更新。

2、數據傳輸：中國移動通信公司的無線GPRS網絡是數據采集器中通信管理模塊與各部位計算機進行聯絡的橋梁。在大港油田公司信息中心安裝遠程監控專用服務器，由信息中心提供獨立接口，與其它信息傳遞隔離。GPRS通信管理模塊對采集到的數據進行轉換，變成可以進行無線傳輸的信號，通過中國移動公司GPRS網絡將變壓器的動態參數遠傳到信息中心專用服務器上。

3、數據接收與故障處理：我們首先將變壓器三相電力參數的額定值存儲在服務器中，服務器中的系統軟件會自動用此數值與現場傳來的數據進行比較，出現下列情況時，電腦會立即報警，并顯示故障情況。（1）當電壓、電流值超出額定值±5%時，只進行圖像報警，顯示數值，如：“高層配電室1#主變A相電壓240V”。（2）當出現電流、電壓值突然升高時，進行圖像和聲光報警，系統彈出報警畫面：“團結村北配電室2#主變C相電流異常，請查看電流走向圖”，同時，電腦發出蜂鳴警報。（3）當一相或多相電壓突然消失時，進行圖像和聲光報警，系統彈出報警畫面：“高層配電室2#主變電壓消失”，電腦發出蜂鳴警報。系統自動將故障內容編輯成短信分別發送至公司主管領導、生產技術部部長、水電氣公司相關人員的手機上。系統可隨時提供故障點配電室的詳細資料（包括地理位置、高壓負荷開關型號、高壓線路號、變壓器容量、近期電流、電壓等的記錄、下級主要負荷、今年以來的停電記錄、維修記錄等）。服務器可自動對每一次調控操作進行存檔，對以往的故障數據和重要數據等內容進行管理；根據用戶的需要輸出各種形式和周期的報表。

六、可行性分析及論證

1、經濟性：此系統采取無線傳輸方式，不需要敷設專用電纜，只需安裝終端設備。由中國移動通信公司運營的GPRS無線網絡通信技術已經成熟，覆蓋面廣，運行可靠，可實現我公司所轄區域變壓器電力參數的采集、傳輸，最大限度節省資金。

2、簡潔性：采用人機對話方式，可直觀地管理和監測變壓器的運行狀況，也可以在歷史數據和即時數據之間隨意轉換，操作簡便，易于掌握。

3、可實現多點監控：分散控制、集中管理。每個分站系統都能獨立操作，同時在主站上又能做到集中管理，使得整個系統的結構完善、覆蓋面廣。

4、可持續性：結構形式為模塊式，極其靈活，維護和擴展極為方便。可以根據公司需要將新增配電室加入系統，從而節省初期投資，可隨調試隨投入使用，各配電室互不影響。

綜上所述，本套系統通過監視變壓器的運行狀況，可優化供配電網運行方式；在發生故障或異常時，迅速報警，告知值班人員及相關部門、領導；有利于及時恢復供電，減少停電時間，保證變壓器的安全運行，提高供電質量和服務水平。方案可行。

參考文獻

[1] 史非. 基于Web的低壓配電遠程監控系統的研究與實現[D].大連理工大學，2008.

[2] 劉細亮. 配電變壓器運行狀態遠程監控系統研究[D].重慶大學，2008.