淺析電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要：隨著電力改革的不斷推進電力企業(yè)開始面對市場管理。無論是提高自身經(jīng)營能力的要求還是更好地滿足日益增長的生產(chǎn)生活用電需求，對供電配電的安全性可靠性跟節(jié)能性提出了更高的要求。電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用可以大大提高供配電系統(tǒng)的安全性可靠性和自動化水平投資少減少和節(jié)約管理過程中所需的人力物力降低跟控制運行成本。隨著社會的發(fā)展和進步重視電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的作用具有重要的意義。隨著計算機和網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展電力監(jiān)控系統(tǒng)不斷完善以保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

關鍵詞：供配電設計；電力監(jiān)控系統(tǒng)；功能；作用

1. 電力系統(tǒng)中展電力監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應用的必要性

電力系統(tǒng)的正常運行對電力行業(yè)自身跟社會各界的穩(wěn)定發(fā)展對人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。大型建筑內(nèi)部結構復雜多個電力監(jiān)控系統(tǒng)對供電的安全性跟穩(wěn)定性要求較高。隨著科學技術的飛速發(fā)展單純依靠人力對電力系統(tǒng)運行進行檢修跟維護已不能滿足需求電力監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。它不僅方便電力企業(yè)查詢系統(tǒng)而且實現(xiàn)了電力運行的智能監(jiān)控提高了系統(tǒng)的運行效率優(yōu)化了資源配置促進了電力行業(yè)的健康發(fā)展。

電力系統(tǒng)的正常運行對電力行業(yè)自身跟社會各界的穩(wěn)定發(fā)展對人民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。大型建筑內(nèi)部結構復雜多個電力監(jiān)控系統(tǒng)對供電的安全性跟穩(wěn)定性要求較高。隨著科學技術的飛速發(fā)展單純依靠人力對電力系統(tǒng)運行進行檢修跟維護已不能滿足需求電力監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。它不僅方便電力企業(yè)查詢系統(tǒng)而且實現(xiàn)了電力運行的智能監(jiān)控提高了系統(tǒng)的運行效率優(yōu)化了資源配置促進了電力行業(yè)的健康發(fā)展。

1. 電力監(jiān)控概述

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的定義

電力監(jiān)控系統(tǒng)是以計算機通信設備測控單元為基本工具，通過將智能設備與母線連接成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)并利用現(xiàn)場母線技術實現(xiàn)集中管理和分散控制。為電力系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集開關狀態(tài)檢測和遠程控制提供了基礎平臺。該監(jiān)測設計能夠有效地傳輸跟存儲供電配電過程跟現(xiàn)場智能監(jiān)測設備采集的數(shù)據(jù)。通過對數(shù)據(jù)信息的收集和分析還可以準確快速地傳達運行指令從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控和遠程運行功能。它可以與檢測控制設備相結合構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)在變電站和配電監(jiān)控中起著核心作用。它可以幫助電力企業(yè)消除孤島降低運行成本提高生產(chǎn)效率加快變電站跟配電過程中異常處理的響應速度。

2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能

1. 數(shù)據(jù)采集與處理

電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是采集和處理供配電設備的運行數(shù)據(jù)。所以、數(shù)據(jù)收集是基礎。沒有數(shù)據(jù)電力監(jiān)測系統(tǒng)無法進行后續(xù)工作，無法實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的實時監(jiān)測。電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集由系統(tǒng)底層的數(shù)據(jù)采集儀完成。采集數(shù)據(jù)后就地顯示通過遠程傳輸傳輸?shù)娇刂浦行膶崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄、存儲、集成、分析和處理。最后分析結果顯示在計算機界面上并存儲在數(shù)據(jù)庫中供以后查詢。處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，幫助系統(tǒng)做出判斷和決策。

1. 人機聯(lián)系

電力監(jiān)控系統(tǒng)利用微機系統(tǒng)操作員或調(diào)度員在面對一個陰極射線管顯示器屏幕通過鼠標或鍵盤操作實現(xiàn)人機界面可以觀察和了解電力系統(tǒng)的操作條件和操作參數(shù)的電力系統(tǒng)斷路器和隔離開關分關閉操作,改變了傳播的監(jiān)控方式。人機接觸的主要內(nèi)容包括顯示屏與數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)、控制操作等。對于無人值守變電站還需要設置必要的人機接觸操作功能以便現(xiàn)場檢查或維修人員可以通過液晶顯示器或CRT顯示器來觀察各設備的運行情況和運行參數(shù);斷路器在緊急情況下應采用手動遙控控制。

1. 事件順序記錄

事件順序記錄主要包括斷路器合閘斷開和保護動作按時間順序記錄。電力監(jiān)控系統(tǒng)必須有足夠的內(nèi)存以保證后臺監(jiān)控或遠程監(jiān)控主站的通信終端不丟失事件信息并記錄事件發(fā)生的時間。

1. 安全監(jiān)視

通過監(jiān)測系統(tǒng)對電網(wǎng)運行過程進行安全監(jiān)測可以保證變電站和配電系統(tǒng)的安全運行。當電流或電壓過大時監(jiān)控系統(tǒng)會立即發(fā)出報警信號記錄并監(jiān)控整個過程便于檢查和排除故障。

1. 電能質(zhì)量監(jiān)視

該功能主要用于監(jiān)測可能導致電力設備故障的電壓電流或頻率的任何靜態(tài)偏差。當出現(xiàn)電壓暫降電壓波動閃變短時中斷三相電壓不平衡等情況時電力監(jiān)控系統(tǒng)會自動調(diào)整供配電參數(shù)確保供電穩(wěn)定安全可靠。

1. 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與開發(fā)應用

3.1網(wǎng)絡設計使電力監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能得以實現(xiàn)

網(wǎng)絡系統(tǒng)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中是及時傳輸數(shù)據(jù)、快速傳輸操作指令跟實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中應用智能監(jiān)控設備的主要目的是處理跟解決現(xiàn)場智能監(jiān)控設備復雜分散的問題。

對于現(xiàn)場智能監(jiān)控設備相對集中的小型電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中的監(jiān)控設備相對較小，且大多集中分布。此時，所有的設備都可以連接到現(xiàn)場總線上，通過轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)與主機的數(shù)據(jù)傳輸，并監(jiān)控主機進行直接的數(shù)據(jù)交換。

為大功率多個子變電站監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)的設備更重要的是,跟分布也相對分散,此時,我們可以每個本地設備與總線連接每個供應電子站配有監(jiān)視主機改善電力監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性畢竟各種總線訪問網(wǎng)關。連接監(jiān)控中心主機可以控制或查詢變電站監(jiān)控主機收集到的信息從而提高整個系統(tǒng)的運行效率、安全性、可靠性。

對于超大型電力監(jiān)控系統(tǒng)，它有多個子系統(tǒng)。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,下屬主機可以設置在每個從屬系統(tǒng),每個下屬主機負責監(jiān)測和控制系統(tǒng),與此同時,中央主機可以分析每個下屬主機的數(shù)據(jù)信息,以便了解整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.2電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場智能監(jiān)控設備的應用

在電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場監(jiān)控設備應該具備獨立運行的功能一旦網(wǎng)絡傳輸出現(xiàn)故障現(xiàn)場監(jiān)控設備依舊能夠保證采集到準確的數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場監(jiān)控設備獨立的完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸來執(zhí)行監(jiān)控主機所傳達的操作指令不僅可以動態(tài)實時顯示各個供電子站的供配電工作狀態(tài)還可以及時的搜集故障信息。

3.3電力監(jiān)控組態(tài)軟件的應用

由于電力監(jiān)控軟件具有編輯、繪圖、報警等功能，可以使用監(jiān)控軟件使操作者更加直觀、方便地獲取現(xiàn)場實時信息數(shù)據(jù)，及時傳達控制指令。

3.4電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計原則與要求

在電力監(jiān)控系統(tǒng)當中，監(jiān)控要求主要有以下幾個方面：

（1）遠程觀測，要求系統(tǒng)能夠準確的對電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率等信息進行檢測；

（2）遠程通信，要求系統(tǒng)能夠及時的傳遞設備運作狀態(tài)以及故障信息；

（3）遠程控制，要求系統(tǒng)能夠遠程控制設備的開啟和關閉；

（4）報警，要求系統(tǒng)能夠通過設定參數(shù)，當參數(shù)異常時對各種信息進行報警；

（5）顯示，要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運作信息。

所以,在電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計,客戶的實際需要,以及電力系統(tǒng)的實際結構,實際的負載能力和其他因素應該充分考慮,以選擇一個合理的監(jiān)測設備,這有利于降低系統(tǒng)運行的成本,也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案應滿足基本要求，比如，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中需要滿足主中壓進線的監(jiān)控要求低壓進線的監(jiān)控要求重要出線的監(jiān)控要求。

1. 電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

電力監(jiān)控系統(tǒng)具有網(wǎng)絡通訊電子制圖、數(shù)據(jù)編輯、身份驗證、故障報警、數(shù)據(jù)存儲和記錄等功能使工作人員在實際工作中更加方便。通過人機操作界面，工作人員可以直接了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，快速傳遞操作指令。由于監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)傳輸是通過網(wǎng)絡傳輸實現(xiàn)的，不同的電力監(jiān)測系統(tǒng)可以設計不同的組網(wǎng)方式，保證數(shù)據(jù)信息的快速準確傳輸。另一方面，在供電和配電設計中使用電力監(jiān)控系統(tǒng)時，應根據(jù)實際情況選擇監(jiān)控設備。

在商務樓、寫字樓等場所設置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的監(jiān)控回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。所以，電力監(jiān)控系統(tǒng)也能生成統(tǒng)計報表和圖表等信息,以方便相關人員分析每個部分的能耗建筑,使建筑能耗活動安全,以保證人員生命安全的建設和提高辦公室工作人員的工作效率。

綜上所述，隨著我國科技的發(fā)展和生產(chǎn)力的不斷提高，電力成本和與電力有關的運行成本所占的比例越來越高，對電力系統(tǒng)運行管理的要求也越來越高。電力監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸成為供配電設計中的重要組成部分。加快電力監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和應用研究使電力監(jiān)測系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用提高供電效率降低運行成本，更好地為社會服務。

1. 安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

5.1概述

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)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(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

5.2應用場所

辦公建筑（商務辦公、國家辦公建筑等）

商業(yè)建筑（商場、金融機構建筑等）

交通運輸建筑（機場、車站、碼頭建筑等）

廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

新能源建筑（光伏發(fā)電、風能發(fā)電等）

5.3系統(tǒng)結構

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設計，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。

5.4設備選型

1. 結束語

電力工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。它的發(fā)展和進步關系到我國綜合國力的提高，關系到企業(yè)的生產(chǎn)和人民生活的各個環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)建設規(guī)模的不斷擴大對電網(wǎng)運行的安全性和可靠性提出了更高的要求。電力監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電力系統(tǒng),及時發(fā)現(xiàn)和解決故障并實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效安全運行,這是一個強大的保障電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,對電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。

參考文獻

1. 龔雨英.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用.[J]

2. 王顯平.變電站綜合自動化系統(tǒng)運行技術，2012.10.

3. 安科瑞電力監(jiān)控與保護類產(chǎn)品選型手冊,2022.07.

4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2022.05.