文摘：本文介紹了工廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的實際應用以及工程建設中遇到的問題及解決辦法。

關鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)Modbus通信協(xié)議多功能電表分布式

引言

系統(tǒng)功能概述變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)可以利用計算機通信網(wǎng)絡技術使變配電站值班人員快速準確地獲取變配電站運行的實時信息，wan全掌握變配電站的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)變配電站運行故障，并做出相應的決策和處理。同時，值班管理人員可以根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進行負荷分析、合理調度和遠程控制，減少和避免操作和誤判，縮短事故停電時間，實現(xiàn)工廠變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代運行管理。

1變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)架構

國內外變電站自動化技術的應用與發(fā)展大致經(jīng)歷了集中式和分布式兩個階段。

1.1集中式變電站自動化系統(tǒng)架構

集中式變電站系統(tǒng)分為現(xiàn)場層、控制層和信息層。現(xiàn)場層主要包括高壓開關柜綜合保護繼電器、集合式多功能電表、故障波形記錄器和變壓器溫度計。

一個PI用于控制層．C，負責收集各高低壓斷路器的開關狀態(tài)、手車的工作位置、DC屏幕故障報警等信號。在主監(jiān)控計算機的控制下，報警信號盤上的光字牌通過PLC輸出模塊進行

點亮并使聲光報警器工作。此外，控制層使用光纖容器和ZC-22通信轉換器將現(xiàn)場層的綜合保護繼電器數(shù)據(jù)轉換為RS-232通信模式，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏ΡO(jiān)控計算機。

信息層主要是L臺工控機，安裝了ElipseScadaV3。．0電力監(jiān)控軟件。電力監(jiān)控系統(tǒng)的背景數(shù)據(jù)庫為SOLServer2000，用于保存電力監(jiān)控系統(tǒng)收集的各種數(shù)據(jù)，以生成用戶所需的報告和趨勢圖。

集中式變電站自動化系統(tǒng)結構的主要問題是，信息層的工業(yè)控制機，即前置管理機，任務繁重，引線多，形成了信息的“瓶頸"，降低了整個系統(tǒng)的可靠性。當前置機出現(xiàn)故障時，所有本地和遠程信息和功能都將丟失；很難實現(xiàn)自動擴展需求的功能。

1.2分布式變電站自動化系統(tǒng)架構

整個變電站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡采用分層分布式結構，按功能分為三個子系統(tǒng)：后臺系統(tǒng)、服務器系統(tǒng)和前臺系統(tǒng)。主流工業(yè)界面（如RS-485等）用于后臺機器、服務器和前臺機器之間的高速以太網(wǎng)通信，主流工業(yè)界面用于前臺機器與保護裝置和智能模塊之間的嵌入式IEC870-5-103、通信規(guī)定，如ModbusRTU，同時為企業(yè)管理系統(tǒng)BA、OA、MIS等留有接口，便于企業(yè)內各系統(tǒng)的無縫集成。圖l顯示了分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)的架構圖。

圖1分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)架構圖

與集中式系統(tǒng)相比，1.3分布式系統(tǒng)結構具有以下明顯優(yōu)點：

（1）可靠性高，設備故障的任何一部分只影響局部，風險分散；當站點控制層系統(tǒng)或網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，只影響監(jiān)控部分，重要的保護和控制功能可以在間隔層繼續(xù)運行。

（2）間隔層中任何智能單元的損壞都不會導致整個車站的通信中斷，也不會導致整個車站的通信網(wǎng)絡長期占用。

（3）分布式結構可以大大減少電纜，節(jié)省投資，簡化調試過程。

2監(jiān)控系統(tǒng)的功能

2.1變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)具有以下功能：

（1）變電站實時在線監(jiān)控運行。采用變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)，不僅可以實時收集和顯示系統(tǒng)各種運行開關的狀態(tài)和功率參數(shù)，而且更加安全、可靠、直觀。

（2）及時、準確地進行故障報警和故障跳閘報警。

（3）在實現(xiàn)各種電力超限報警的同時，可以對潛在事故進行預報。

（4）改進配電系統(tǒng)管理。

（5）電源質量(THD諧波失真度)／*大，小，平均值／實時分析功能，實時監(jiān)控電網(wǎng)供電質量的各項指標，便于分析電網(wǎng)故障原因。

3應用過程中應注意的問題

（1）在工廠的實際應用中，電力監(jiān)控系統(tǒng)應注意以下問題：在選擇電力監(jiān)控硬件時，應注意質量穩(wěn)定、保護功能齊全的硬件。有一次，一個項目選擇了l臺研華工業(yè)控制機(EIX；-4504NPORT）在使用不到一年的時間內發(fā)生故障，導致現(xiàn)場電力監(jiān)測癱瘓，無法實時監(jiān)測各變電站高低壓開關設備的狀態(tài)和變壓器的工作溫度等重要參數(shù)，無法正常生成現(xiàn)場電力統(tǒng)計報告。雖然我們聯(lián)系了原廠家進行維修，但由于維修時間超過半個月，給用戶帶來了極大的不便。

（2）在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，計算機監(jiān)控系統(tǒng)與電能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的關系應該得到平衡。監(jiān)控主機的主要任務是實時觀察變電站各高低壓開關設備的工作狀態(tài)和報警信號，而電能數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控主機的次要任務。然而，在系統(tǒng)應用中，現(xiàn)場大量多功能電表采集數(shù)據(jù)也連接到監(jiān)控主機上，導致監(jiān)控主機不僅負責與變電站內各種綜合保護繼電器的數(shù)據(jù)通信，還負責與現(xiàn)場大量多功能電表進行通信，導致監(jiān)控主機系統(tǒng)資源被占用，系統(tǒng)工作速度減慢，甚至崩潰。

（3）系統(tǒng)報警應及時準確，報警應與現(xiàn)場故障時間同步。*低報警響應時間小于1秒，無誤操作或誤報警。由于系統(tǒng)綜合保護繼電器的通信連接采用環(huán)形網(wǎng)絡架構，當連接的綜合保護繼電器數(shù)量較多時，監(jiān)控主機的掃描周期需要半分鐘以上。當一個綜合保護繼電器發(fā)送的報警信息在主機掃描周期剛剛結束時發(fā)送時，需要一個周期才能掃描新的報警信息，系統(tǒng)的報警時間將超過1分鐘，因此無法及時報警。解決方案是優(yōu)化系統(tǒng)

（4）在電力監(jiān)控工程建設中，還應注意電力監(jiān)控系統(tǒng)的線路不能影響繼電保護系統(tǒng)，繼電保護的控制電路不能進入車站監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)僅用于顯示，安全性和可靠性水平較低的系統(tǒng)不能影響水平較高的系統(tǒng)；做好系統(tǒng)各報警點的功能測試。系統(tǒng)完成后，必須測試各高低壓開關的位置和報警功能，以防止誤報和遺漏。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

對于用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），綜合自動監(jiān)控系統(tǒng)由微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣觸點無線測溫產品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測裝置、電弧保護裝置等設備組成，實現(xiàn)變電、配電、用電的安全運行和綜合管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開關站、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)自動化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發(fā)的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個開放、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，集電力自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術于一體，集保護、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于電壓水平在35kV以下的城市電網(wǎng)、農業(yè)電網(wǎng)變電站和用戶變電站。它可以實現(xiàn)變電站的quan方位控制和管理，或滿足變電站無人值的需求

4.2應用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

4.3系統(tǒng)架構

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結構、光纖星型網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構，根據(jù)用戶用電規(guī)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(wǎng)方式。

4.4系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測；電參量查詢；曲線查詢；運行報表；實時告警；歷史事件查詢；電能統(tǒng)計報表

用戶權限管理；網(wǎng)絡拓撲圖；電能質量監(jiān)測；遙控功能；故障錄波；事故追憶；Web訪問；APP訪問

5系統(tǒng)硬件配置

參考文獻：

[1]郭丹春.工廠變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.