智能配電監控系統設計

余麗丹，姚創成，黎近秋

（東莞市思祺信息科技有限公司，廣東 東莞 523000）

1 概 述

配電系統由配電變電所（通常是將電網的輸電電壓降為配電電壓）、高壓配電線路（即1 kV以上電壓）、配電變壓器、低壓配電線路（1 kV以下電壓）以及相應的控制保護設備組成。配電系統的性能的高低，自動化程度的高低，將直接影響到整個電力系統的性能以及用戶的用電。

本次配電監控系統設計采用SIEMENS DDC主機——BACnet網絡PXC緊湊型系列。BACnet網絡PXC緊湊型系列可編程控制器是一種高性能的直接數字控制（DDC）的監控設施用控制器，是APOGEE自動控制系統的必要組成部分。PXC緊湊型系列有16位點和24位點兩種類型。控制器可以獨立運行或聯網執行復雜的控制、監視和能源管理功能，而無需依賴于更高層的處理器；還可靈活配置，實現系統穩定可靠，結構合理清晰。圖1為SIEMENS DDC主機。

2 設計方案

2.1 配電監控系統設計

配電監控系統采用分散分布式開放結構，本著分散控制、集中監視的原則，按間隔劃分、單元化設計、分布式處理，實現對整個配電系統全面監控的目的。系統分為手動配電與SIEMENS DDC控制配電兩種配電方式，SIEMENS DDC控制配電方式通過界面可以監視整個配電系統的各個電量參數，并利用其上的“啟動/停止”按鈕，給不同的區域進行配電；在計算機沒有開啟或沒有啟動監控軟件的情況下，可以在手動配電模式下對系統配電。本系統沒有優先等級[1-4]。

圖1 SIEMENS DDC主機

系統通過管理中心計算機對低壓配電柜進行實時監控，低壓配電柜模擬樓宇配電模式，內裝有斷路器、接觸器等電氣元器件，分四區供電。管理中心計算機裝有Insight軟件，操作人員根據配電系統編制監控界面，通過與下位機（DDC）進行數據交換，對低壓配電系統的三相電流值、三相相電壓值、三相線電壓值、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數等電網參數數值進行監視。電量模塊分為三相電壓變送模塊、三相電流變送模塊、三相功率變送模塊及三相功率因數變送模塊等，實時測量電網的參數。圖2為配電監控系統結構。

2.2 控制要求

DDC控制配電：按下1＃區域的“啟動”按鈕，1＃配電區域的自動控制接觸器吸合，電柜面板與監控界面上的1＃區域通電指示燈變亮，表示1＃區域已經通電。在監視界面上可以監視1＃配電區域的電量參數。同理可啟動其他區域。

手動配電：電柜前面板上有4個手動按鈕，7個通電指示燈和3個電流表和1個電壓表。系統通電后，3個相電源指示燈點亮。手動配電模式下，按下相應區域配電按鈕開關，其相應的手動配電接觸器吸合，通電指示燈點亮，表示該區域已通電。斷開配單按開關，相應區域斷電，通電指示燈熄滅。

手動配電的情況下，監視界面上區域的“啟動/停止”按鈕無效。自動配電的情況下，配電箱上區域的“啟動/停止”按鈕無效。

2.3 I/O地址分配

根據智能配電監控系統的控制要求，需要兩臺SIEMENS DDC主機：PXC24DDC主機和PXC16DDC主機。表1為PXC24地址，表2為PXC16地址。

3 程序設計

3.1 Insight程序建立

打開Insight軟件，加載設備，連接DDC主機。連接成功后，點開點編輯器，按照地址表創建對應的輸入輸出點。在利用Point Editor（點編輯器）增加一個點時，必須指定有關該點的特性資料，包括點的類型、名稱、說明、地址、報警特性等。在創建點的操作過程中，必須首先對點的特性進行定義，然后將它們保存在Insight和現場控制面板中。本次設計共有4個數字量輸入點（DI）、17個模擬量輸入點（AI）、4個數字量輸出點（DO）。在創建點的時候一定要注意點的類型和地址，以及配置過程。點的創建方法有兩種：從頭創建一個新的點定義或者復制一個已有的點定義，然后通過編輯修改形成新點的特性。因本次設計涉及到兩個現場主機，在連接主機時要選擇對應的主機。

圖2 配電監控系統結構

表1 PXC24地址

表2 PXC16地址

所有點創建完畢后，接下來進行程序編程，現場控制器DDC會經由一組順序之指令，執行系統的控制及能源管理。PPCL是由各種型態的指令所構成，每一行指令皆根據一特殊的格式，來執行一特殊的任務。PPCL是根據已建立在數據庫內的系統監控點，以及事先定義的特殊邏輯點與變量來運作的。這些特殊邏輯點具有一特定保留的點名稱，并且是常駐于控制器的通信控制卡（Line Card）內。而PPCL程序包含的每一行指令，控制器會以一行接一行（Step-bystep）的方式來處理這些程序。程序的創建過程包括：在程序窗口輸入程序行和程序注釋，編譯程序、將程序保存到Insight，并下載到現場控制器。具體編程如下。

PXC16編程：

PXC24編程：

3.2 設備監控

選擇Insert中的Background（插入背景）按鈕，在Insert（插入）菜單中選擇Background（背景）選項，則Insert Background（插入背景）對話框打開，選擇適合的背景圖的圖形文件。選擇所需要的背景圖后點擊打開，這樣背景圖就會插入Graphics主窗口。

接下來定義點信息模塊，點信息塊（PIB）是插入在動態圖形中的一個文本塊，它的內容包括點的名稱、說明、狀態、優先級、數值、單位以及合計值。點信息塊是通過點信息塊控制屬性對話框定義的。要注意的是插入信息塊時要確認此時Graphics主窗口右下角的模式顯示為“Edit Mode（編輯模式）”。最后輸入程序，運行監控。

4 結 論

配電系統作為電力系統的最后一個環節直接面向終端用戶，它的完善與否直接關系著廣大用戶的用電可靠性和用電質量，而本次配電監控系統設計采用的SIEMENS DDC主機結合Insight軟件不僅能夠實現配電系統的需求，而且圖形直觀、便于管理，可以對整個配電電網的運行情況進行監視和控制，實現對低壓配電系統全面控制的目的。