關于電力監控系統在港口變電所的設計與應用

?安科瑞 鮑靜君

　　摘要：隨著光纖通信技術的飛躍式進步、港口功能不斷完善和發展，港口生產規模不斷壯大和延伸，傳統的配電系統結構已經不能夠滿足現代化港口生產的需求。通過通訊傳輸手段，變電所實現無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術設置遠方或就地監控系統，使運行值班人員不用到設備現場就能了解到電力設備運行情況，從而實現港口電力設備管理的自動化。基于此，本文主要對港口變電所電力監控系統設計進行分析探討。

　　關鍵詞：港口變電所 ；電力監控系統 ；設計

　　1.電力監控系統的原理

　　港口供電智能監控系統是采用測控現場總線連接所有分布各處裝設在智能化配電開關柜、電動機、配電變壓器和其他電器設備上的遠程測量控制管理單元組成電能與配電設施測控網絡。實時監測電力設備的狀態參數、能耗參數等，對數據分析和對設備進行控制，并通過以太網或其他連接方式接入位于控制室的系統管理控制計算機的自動監控系統。

　　2.淺談港口變電所電力監控系統設計

　　2.1電力監控系統的結構

　　根據港口電力監控系統的原理和港口設備的分布特點，其電力監控管理系統的設計采用分層分布式結構，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網絡結構組網方便、配置靈活，能降低系統中某元件故障給系統帶來的影響。

　　間隔層根據一次設備的性質選擇智能設備（如綜合繼保設備、智能測控設備等）的配置，智能設備分散安裝于一次設備上。

　　通訊管理層配置通訊處理器（主控單元）接收間隔層智能設備采集的各種信息，經過處理后上傳至站級監控層，也可將站級系統發出的遙控命令等下傳至間隔級的智能設備。各變電站主控單元通過交換機組成光纖環網結構，環網內任何一處光纖故障不影響系統數據傳輸。

　　站級監控層配置值班員工作站、顯示器、打印機等。實時顯示各種設備運行信息，并可對各種信息進行分析、處理。

　　2.2電力監控系統的軟硬件部分

　　變電所電力監控系統由帶有通訊接口的采集控制模塊 ：多功能電力綜合儀表、開關量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現場管理機、24V 直流電源以及管理機等組成。管理機是系統的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內，用于整個變配電系統的實時狀態顯示、參數統計、數據分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。

　　（1）電力監控系統的硬件部分。對35kV 以下的高壓中心配電站主進、出線、母聯采用電力綜合儀表來實現遙測、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連，采集高精度交流信號，經過計算，即可測量出各個回路電量參數，儀表同時帶有自檢功能，可與綜合繼電保護裝置配合使用。

　　①將 CT、PT 直接接入電力綜合儀表測量回路中，即可測量出該回路的電量參數。實現該回路的“遙測”。

　　②儀表的開關量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態，手車工作位置、電機儲能狀態以及接地刀閘位置，同時對綜合繼電保護裝置中的故障跳閘信號和內部故障進行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類型。實現該回路的“遙信”。

　　③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實現斷路器的遠程控制，即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進、母聯同樣采用電力綜合儀表來實現三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測量該回路的實際電量，實現遙測， 同時對主進、母聯開關的斷路器合、分閘狀態，框架式開關的位置以及故障報警等開關量實現遙信，并對斷路器實現遠程遙控。

　　（2）電力監控系統的軟件部分。變配電所計算機監控系統所安裝的監控軟件是基于Windows 環境下的電力系統組態軟件，能夠運行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺上。給用戶提供的是全中文界面，簡潔的畫面設計、靈活的組態方式，高性能DDE驅動程序，支持諸多工控產品，并遵循開放式數據庫聯接（0DBC） 標準。允許通過第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪問本系統數據庫。

　　2.3傳輸介質

　　本系統可以采用屏蔽雙絞線、單模或多模光纖、無線等數據傳輸介質。其中屏蔽雙絞線多用于設備與設備之間、主機到交換機之間的連接，而單模或多模光纖則主要用于變電所之間或者上下控制設備之間的網絡傳輸。

　　2.4通信協議

　　現場監控層設備接口多采用 RS485總線，標準 Modbus 通訊規約，多數電力設備生產廠家也預留了其他的通信接口，以實現和其他生產廠家設備之間的通信協議兼容，實現信號傳輸與控制。

　　2.5實現的功能

　　上述幾部分構成了一個完整的港口電力監控管理系統。該系統能實現對港區所有具備測控操作功能電氣設備的遠程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態量（開／關、報警、變壓器分頭位置、保護動作信號等）、數字量（頻率、電能等）、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設施的其他故障信息的收集分析等。并能通過棒狀圖，趨勢圖等分析顯示。并同時實現故障報警及記錄、存儲、查詢、統計、報表打印等功能。

　　3.存在的問題和制約因素

　　3.1系統的兼容性

　　目前，信息傳輸系統的兼容性已成為裝備監控系統的各研發公司進一步配套和擴充系統功能的制約因素。IEC組織并沒有為電力通信設備之間的傳輸協議制定統一的標準去遵循。雖然各種通信協議在技術上可以實現相互參透，電力設備成產廠家為謀求 和控制各自的市場利益，執行的網絡傳輸協議差異性很大，為實現相互之間的轉換需要大量的工作。

　　3.2制約因素

　　在歐洲變電所監控系統中，各種現場總線技術比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優勢，已經在各控制領域得到廣泛的應用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統。但在國內基于技術水平的制約以及 RS485 總線設備簡單、低成本等優勢，大多數的廠商、工程師在設計產品、工程立項時想到的是應用RS485 總線系統，使得我國的變電所監控系統與歐洲變電所監控系統有較大的差距。

　　4.安科瑞電力監控系統產品介紹與選型

　　4.1概述

　　Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系

　　統是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶 變電站，可實現對變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障

　　4.2應用場所

　　(1)辦公建筑（商務辦公、國家機關辦公建筑等）

　　(2)商業建筑（商場、金融機構建筑等）

　　(3)旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）

　　(4)科教文衛建筑（文化、教育、科研、衛生、體育建筑、會展中心等）

　　(5)通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）

　　(6)交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）

　　(7)廠礦企業建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

　　(8)新能源建筑（光伏發電、風能發電等）

　　4.3系統結構

　　Acrel-2000Z電力監控系統釆用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標 準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

4.4設備選型

　　5.結束語

　　總之電力監控系統，無人值班變電所的實現，并可以利用遠動技術使電網調度迅速而可靠，是值得大規模運用的現代能源管理方式。