摘要：針對(duì)各企業(yè)在配電系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中使用不同廠家、不同型號(hào)的電力儀器設(shè)備，導(dǎo)致通信協(xié)議不統(tǒng)一、升級(jí)改造、運(yùn)行維護(hù)困難等問(wèn)題。設(shè)計(jì)一個(gè)支持多協(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以訪問(wèn)不同廠家的電力儀表和設(shè)備，具有數(shù)據(jù)監(jiān)控、異常報(bào)警、數(shù)據(jù)分析處理、報(bào)表顯示等功能。該系統(tǒng)便于相關(guān)人員的操作和管理，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)的智能監(jiān)控。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于外高橋某港區(qū)，節(jié)省了大量人力物力，保證了傳輸系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵字：多協(xié)議轉(zhuǎn)換；電力監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集

引言

電力系統(tǒng)是關(guān)系國(guó)家和民生的重要因素。由于電力系統(tǒng)的重要性，電力系統(tǒng)應(yīng)盡可能保證穩(wěn)定安全運(yùn)行，在遇到系統(tǒng)事故時(shí)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確快速地解決問(wèn)題。因此，統(tǒng)一電力系統(tǒng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢(shì)。在電力資源監(jiān)控方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)的可靠、準(zhǔn)確、高效運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[1]。然而，在中國(guó)，大多數(shù)企業(yè)在構(gòu)建電力監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，使用的現(xiàn)有電力儀器和設(shè)備的制造商和型號(hào)都不一樣。

為了解決上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了支持多協(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控、異常報(bào)警、數(shù)據(jù)分析處理、報(bào)表顯示等功能。通過(guò)應(yīng)用多協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整合處理，并成功應(yīng)用于外高橋某港區(qū)。在應(yīng)用過(guò)程中，涉及智能電表、保護(hù)裝置、溫控器、DC屏幕等儀器設(shè)備，包括施耐德。ABB、威勝等多個(gè)品牌，近10種不同型號(hào)，系統(tǒng)運(yùn)行一年多，功能穩(wěn)定，運(yùn)行良好。

一關(guān)鍵技術(shù)研究

1數(shù)據(jù)整合處理

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力數(shù)據(jù)越來(lái)越多，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理無(wú)法高效解決電力數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題。此外，目前的電力設(shè)備是從不同的國(guó)家和制造商那里收集的，型號(hào)也不同。因此，在收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理[3]，這將使電力數(shù)據(jù)處理模塊變得困難。

本文研究了一種直接基于電力對(duì)象(變壓器、斷路器、母線、負(fù)載電路等)的電力數(shù)據(jù)整合方法。)，并制定了一套一次性電力對(duì)象的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[4]。首先，建立電力元數(shù)據(jù)模型，以電力設(shè)備為基本單元，從元模型庫(kù)中調(diào)用相應(yīng)的元模型，對(duì)采集的不同信息源進(jìn)行統(tǒng)一變化、分類(lèi)和聚合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力對(duì)象信息(實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù))的加工和轉(zhuǎn)換[5]，成為電力對(duì)象的綜合信息節(jié)點(diǎn)。然后，根據(jù)對(duì)象之間的關(guān)系進(jìn)行處理，作為對(duì)象信息樹(shù)進(jìn)行處理，并根據(jù)需要進(jìn)行訪問(wèn)。

2數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換

目前，由于不同的制造商設(shè)計(jì)了不同類(lèi)型的電力設(shè)備，它們之間的通信協(xié)議是不同的，電力數(shù)據(jù)的格式和含義也是不同的。隨著電力數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力產(chǎn)品的不斷更新和更換，給電力公司的管理和維護(hù)帶來(lái)了極大的不便。因此，電力系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)換電力數(shù)據(jù)協(xié)議來(lái)解決這些不統(tǒng)一的設(shè)備問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同協(xié)議進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)通信包中數(shù)據(jù)格式的重新定義和分析，將不同設(shè)備的協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有規(guī)定的統(tǒng)一格式的協(xié)議，并根據(jù)可擴(kuò)展的方式進(jìn)行傳輸。

二系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)采用三層架構(gòu):站控層、通信層和間隔層。間隔層采集各種智能儀表和設(shè)備運(yùn)行中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)以太網(wǎng)通過(guò)通信層的串口服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備傳輸?shù)秸究貙拥姆?wù)器和監(jiān)控終端[6]。系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中，站控層主要負(fù)責(zé)服務(wù)器、監(jiān)控終端和打印機(jī)設(shè)備等一些硬件設(shè)備。通信層主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)中的整體通信服務(wù)，包括交換機(jī)和一些串口服務(wù)器。間隔層主要負(fù)責(zé)管理儀表中的智能。

圖1電力監(jiān)控系統(tǒng)圖

2協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)融合

多協(xié)議電力系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)采集處理的難點(diǎn)在于多種采集設(shè)備和設(shè)備協(xié)議的分析轉(zhuǎn)換和異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合。該系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的協(xié)議庫(kù)方式解決這個(gè)問(wèn)題，為每個(gè)不同協(xié)議的設(shè)備編制一套協(xié)議分析方法，并以DLL文件的形式存儲(chǔ)在協(xié)議庫(kù)中。使用時(shí)，選擇調(diào)用相應(yīng)設(shè)備的協(xié)議分析DLL，可以方便地添加和維護(hù)。協(xié)議分析后的數(shù)據(jù)根據(jù)建立的元數(shù)據(jù)模型加工成結(jié)構(gòu)規(guī)范、含義明確的數(shù)據(jù)供系統(tǒng)使用。圖2是協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的整合圖。

圖2協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合

3系統(tǒng)功能

多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)可以集中監(jiān)控、管理和控制重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和能耗過(guò)程。系統(tǒng)的整體框架包括七個(gè)部分:實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、異常報(bào)警、系統(tǒng)管理、實(shí)時(shí)采集、設(shè)備傳感網(wǎng)和能源信息。系統(tǒng)功能的整體框架圖如圖3所示。

圖3系統(tǒng)功能框架圖

在多協(xié)議電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的電參量(電壓、電流、功率、／無(wú)功功率，功率因素等。)和運(yùn)行開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)。每個(gè)電路的實(shí)時(shí)電參數(shù)以配電一次接線圖的形式直觀顯示(電流)／電壓)；當(dāng)天24小時(shí)內(nèi)的電壓、電流、功率／無(wú)功功率曲線圖；實(shí)時(shí)監(jiān)控各線路合、分閘狀態(tài)、設(shè)備開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。此外，還會(huì)及時(shí)記錄和保存實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，供報(bào)表模塊和未來(lái)查詢數(shù)據(jù)使用。多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)中的報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊是匯總、統(tǒng)計(jì)、分析企業(yè)能源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的匯總和統(tǒng)計(jì)，根據(jù)需要生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，提供報(bào)表打印和文件導(dǎo)出功能。文件包括．xls、．xlsx和．txt等格式。此外，還需要分析電參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):提供電路的單個(gè)電參數(shù)、多參數(shù)的查詢、統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析(相同／環(huán)比)。同時(shí)，還需要對(duì)異常數(shù)據(jù)事件進(jìn)行其他異常數(shù)據(jù)分析，需要及時(shí)保存和備份異常數(shù)據(jù)事件，可以隨時(shí)查詢、復(fù)習(xí)和打印異常數(shù)據(jù)事件。不正常的數(shù)據(jù)也需要對(duì)不同的時(shí)間段進(jìn)行總結(jié)和分析，以防發(fā)生類(lèi)似的事件。

三安科瑞電力監(jiān)控解決方案

1概述

對(duì)于用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級(jí))，綜合自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接觸無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)控裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控裝置、弧形保護(hù)裝置等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)關(guān)站、變電站和配電室。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和無(wú)人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開(kāi)發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓水平的城市網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)變電站和用戶變電站，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的quan方wei控制和管理，滿足變電站的需求。

2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等。

3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。組網(wǎng)方式可以是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式可以根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布、占地面積等信息綜合考慮。

4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；電力參數(shù)查詢；曲線查詢；操作報(bào)告；實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；電力統(tǒng)計(jì)報(bào)告；用戶權(quán)限管理；

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)；遙控功能；故障記錄；事故記憶；Web訪問(wèn)；APP訪問(wèn)；

5系統(tǒng)硬件配置

四結(jié)束語(yǔ)

本文以多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整合處理技術(shù)，解決了不同設(shè)備之間多協(xié)議數(shù)據(jù)的采集和處理問(wèn)題，具有較高的實(shí)用可擴(kuò)展性，避免了更換設(shè)備的成本，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本，滿足了經(jīng)濟(jì)性和易維護(hù)性的要求。該系統(tǒng)已在某港區(qū)應(yīng)用，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行驗(yàn)證，證明了系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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