變配電系統中監控系統的配置和完善

吳卓平

摘要：圍繞變配電系統中的監控系統，以揚子石油化工設計工程為例闡述其對于電網結構穩定運行的重要作用，分析監控系統與通信系統組成與設計思路，明確監控系統配置，為今后電力系統的安全運行提供保障。

關鍵詞：變配電系統;監控系統;電力系統;電網結構

變配電系統運行過程中，受繼電器機械點控制與監控系統配置問題的影響，降低系統運行質量與安全性。為此，下面圍繞這一問題展開分析。

一、變配電系統內部監控系統作用

現如今綜合自動化監控系統、微機保護裝置在電力行業內得到普及，使變配電綜合自動化監控系統成為電網結構中必不可少的一部分[1]。監控系統主要負責電網結構運行的監督，其中涉及到計算機技術、PLC控制技術、通信技術等，由其進行配電所設備的監控，提高電網結構運行的穩定性與安全性，節省電力資源的同時，提高電網結構的運行效率。

二、變配電所監控系統設計思路

以PLC控制技術為核心的變配電監控系統，其中包括PLC控制、變配電監控兩個系統。因為配電變壓器在變配電所中屬于維持運行的關鍵，為了滿足設計需求，將變配電所主變壓器作為設計的主要對象，個別線路運行、配電室溫度分別展開監控設計。以PLC變配電監控系統為基礎的系統采集需要用到數據采集程序，其中包括大量需要采集的數據，例如系統模擬量、脈沖量與開關量，將采集到的數據輸入到系統數據庫當中，并且實時更新，將變電所設備運行狀態顯示出來[2]。

監控系統利用傳感器傳輸采集到的信號，例如故障檢測與電流檢測等，PLC控制系統接收到信號之后進行準確的判斷，并且輸出數據。隨后PLC控制系統連接上位機，在PLC輸出所有控制信號中選擇需要的數據，并且進行放大處理，在人機界面上顯示，用以代表系統的運行狀態。這時再采用保護設備動作處理配變設備的相關故障，維持系統的正常運行。

三、變配電系統中監控系統配置設計

（一）項目概況

揚子石化煉油廠變電所為煉油總降，催化總降，渣油總降，二加氫變電所，二常變電所，循環水變電所，三加氫變電所，各變電所之間的光纜利舊，并對各變電所進行監控系統改造。具體改造內容如下：

1、煉油總降：現有綜保共30臺，多功能電度表24臺，直流屏1套。老通信管理機通過9條485總線將現有裝置通上，老通信管理機位于“前置數據采集系統柜”，柜內還有位置可以安裝1臺PCS-9794A，1臺交換機。本次在原柜內新增1臺PCS-9794A，1臺網絡交換機，原操作臺上新增一套監控后臺。

2、催化總降變電所：現有6KV I/II段綜保20臺未連接，6KV III/IV段綜保14臺，35KV綜保14臺，多功能電度表4臺;包含二焦化變電所：綜保16臺，直流屏1套。現場“后臺屏”內有老的通信管理機，有3個485總線與現有裝置通信，其中6KV I/II段綜保20臺裝置還未通信，需放通信線。本次在原柜內新增2臺PCS-9794A，1臺網絡交換機。原操作臺上新增1套監控后臺。

（二）系統軟件設計

監控系統內部主要進行分層分布網絡設計，選擇雙星型結構。監視中心主要包括管理層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現場監控層）三部分。主站層在監控室中，內部安裝了智能電力監控系統后臺主機等外設，負責上傳、分析通訊間隔層的數據解包;通訊間隔層利用通訊管理機運行，連接現場設備層內部的所有裝置，實現彼此之間的通訊，將采集到的數據與參數處理之后傳輸給主站層，再由主站層向現場設備層傳達相關指令;現場設備層設置在中低壓變配電現場，由微機保護裝置、直流屏與溫濕控制器等組成。將電力現場數據、信息傳輸給通訊間隔層，再由執行通訊間隔層傳達相關指令。

（三）系統配置設計

1.服務器內部設備

（1）歷史數據服務器。該設備可以作為實時歷史數據庫，即便在高速下也可以采集數據、建立文件，將現場過程信息傳遞給監控系統。歷史數據服務器中CPU采用雙E5，內存設計為32G，硬盤選擇1T的雙硬盤;（2）中心交換機。交換機屬于網絡通信系統的部件，其中有光/電網絡接口，可以為系統運行提供需要的直流供電，光口和電口分別采用1000Mbit/s、100Mbit/s;（3）數字量輸入模塊。該設備的作用是采集FMCS管理系統中心室中所有設備發出的報警信號;（4）GPS（全球定位系統）。監控系統中的GPS配備了北斗、GPS雙模對時裝置;（5）其他設備。除了以上設備以外，服務器室內還包括機架、光纖盒、端子等設備。

2.子站內部設備

（1）數據采集服務器。該設備主要采集現場的數據，整理之后傳遞至監控中心，并且儲存到歷史數據庫內;（2）備用服務器。備用服務器是采集數據的備用設備;（3）網關。監控系統內網關具有冗余功能，更多情況下采用Modbus網關;（4）交換機。交換機是子站網絡的設備之一，其中包括光/電網絡接口;（5）數字量輸入模塊。數字量輸入模塊設備負責室內開關狀態信號的采集工作。

（三）現場敷設作業

1.計算機監控系統內部不存在獨立接地網，系統機箱、機柜、電纜屏蔽層都要保證接地的可靠性;2.配線排列要保證整齊性，不能為端子排施加受力;3.電纜芯線端子需要配備數碼管，避免后期出現字跡脫色的現象;4.采用剝線鉗剝出線纜，并且保證長度適中，隨后再采用壓接鉗進行壓接處理;5.為了保證供電穩定性與安全性，監控屏（柜）需要選擇集中UPS供電。

（四）通信系統設計

對于通信系統的設計，核心是使用網絡交換機、通信管理機將變電所全部連接起來，進行廠區總監控。通信網絡結構設計中，通過8光24電工業級交換機、20光12電工業級交換機通過光纜將煉油總降、一常變電所催裂化等系統進行連接，各子站變電所通過通信管理將綜保裝置、多功能電度表、交流不間斷電源UPS、直流屏等通訊接口收集數據。

結束語

綜上所述，變配電系統中的監控系統直接關系到電網結構的安全運行，所以工作人員需要做好監控系統配置優化設計，滿足電網結構運行需求，預防變配電系統運行中的可能存在的風險，從而推動我國電力行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]吳智紅，翟華，姚強.低壓配電系統智能監控系統搭建[J].天津科技，2019，46（S1）：43-46.

[2]余紅波.淺談智能化遠程監控及其機房的配電系統發展趨勢[J].中國設備工程，2019（04）：211-212.