某校区智能配电监控系统设计

邓 国 荣

(暨南大学信息技术研究所, 广东 广州 510075)

某校区智能配电监控系统设计

邓 国 荣

(暨南大学信息技术研究所, 广东 广州 510075)

针对校园面积广阔的特点,从主控层、通信管理层、间隔层几方面介绍学校智能配电监控系统的设计,并分析了硬件、软件监控功能。指出智能配电监控系统在能源监控、能源管理方面的重要作用。

智能配电监控系统; 能源监控; 主控层; 能源管理

0 引 言

智能配电监控系统的电气节能体现在:通过对电力参数历史数据分析,建立系统和设备的电能消耗模型,在实时监视过程中及时发现电能消耗异常现象,采取有效措施进行设备改造或补偿,以避免电能损耗,如设备故障和谐波引起的电能消耗。优化配电系统运行模式,减少不必要的电能花费,如对定时用电设备进行集中控制。对配电系统内部的各用电单位进行电能分配、计量和监控,避免电能的浪费和提高管理效率,降低运营成本。

1 工程概况

某大学是国家“211工程”重点综合性大学,规划建设的新校区为全日制本科及研究生教育用途,学生数量约为15 000人。该校区规划总用地90万m2,分两期进行建设,本期工程总建筑面积为75万m2,总用电负荷预测为51 MW,计算负荷为34 MW,变压器总安装容量为46 MVA,共规划建设5个开关房,18个配电房。

2 系统设计

2.1 系统架构

整个智能配电监控系统采用分层分布式、双机单网结构,主网络为智能网络,服务器双机热备冗余。

系统组成分为现场控制层、通信管理层、主控层。各个开关房和配电所通过智能网络,连接至控制中心。

智能网独立于校园网单独设置,以保证网络通信的可靠性。

智能配电监控系统总体架构图如图1所示。

图1 智能配电监控系统总体架构图

2.2 控制中心设计(主控层)

主控室设于P3动力保障楼值班室,该处也是校园机电设备的监控中心,设有24 h人员值班。

2.2.1 主控室硬件配置

配置双机热备的2台服务器,主要用于存储数据库模型、网络结构、历史数据。其中各个变电所的数据接收、规约的解释、数据的预处理等工作可由各个变电所的前端管理主机实现,从而分担了服务器的负担。

此外,主控室配置1台GPS对时设备,实现统一授时。

2.2.2 主控室软件配置

服务器采用Win 2008 Server操作系统,数据库采用SQL Server 2012,监控软件采用Pecstar 3.2电力监控专用组态软件,实现正常测量和监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等功能。

其中电力监控组态软件还包括智能操作票软件、谐波分析软件等。

在该项目中,主控软件除了具备主控站软件的功能外,考虑与其他系统的技术界面,还需配置第三方设备软件接入功能。

2.3 通信管理层设计

由于整个校区内开关房和配电房较多,因此在系统通信管理上既要体现合理性、经济性,又要表现出冗余性,为设备留好接口。通信管理层主要由工业以太网交换机、通信管理机等设备及通信线路组成。校区的智能配电系统通信结构如下:

(1) 每个子站根据所接入具体的设备配置一台或多台16口智能通信管理机。通信管理机PMC-1380采用高可靠硬件平台,采用嵌入式实时多任务操作系统作为软件平台。

(2) 具有本地存储功能,具有丰富的规约库,还可以做规约转换器、数据采集器、智能RTU,实现多个数据平台、多个后台系统同时转发数据。

(3) 具有智能的人机界面,可以通过上位机和人工修改网络通道和参数,增加或删减设备数量等,详细存储带有时标的事件顺序记录功能。

(4) 具有16个RS-485串口(每个串口内置光电隔离功能),可以接16条RS-485总线,输出2路TCP/IP协议网络信号,提供网络冗余度;通信管理机与工业以太网交换机之间的通信采用UTP网络五类线。原则上,每个子站内的网络为屏蔽双绞线,每个子站至监控中心的网络采用专用智能网。

2.4 间隔层(设备层)设计

综合考虑整个校区一期需要监控的开关房和配电所的所有高低压回路,针对校区供电的特点,同时体现整个方案的先进性和合理性。现场监控装置选用Pecstar 3.2电力监控专用组态软件,详细配备如下:

(1) 开关房。

① 高压微机保护装置选用PMC-851X;② 高压测控装置装置选用iMETER 6高端智能电表。

(2) 配电所。

① 10 kV高压回路进线微机保护装置选用PMC-651F;② 10 kV高压回路配电变压器微机保护装置选用PMC-651T;③ 10 kV高压回路联络柜微机保护装置选用PMC-651D;④ 10 kV高压回路备自投装置选用PMC-6830L;⑤ 380 V低压进线回路多功能仪表选用PMC-530A;⑥ 380 V低压重要回路多功能仪表选用PMC-530A;⑦ 380 V低压馈线回路多功能仪表选用PMC-53M。

3 硬件监控功能

系统采用高端智能仪表和微机保护测控装置对10 kV进线回路和出线回路进行参数实时监控和保护。

系统对变配电房的10 kV进线回路、10 kV变压器出线回路、10 kV母联回路、10 kV备用自投、低压进线及母联回路、低压馈线回路、变压器温控仪表、直流屏、发电机的运行状态及运行参数进线实时监控。

3.1 开关房高压电源进线测控

开关房高压电源进线测控,实现以下功能:

(1) 局部短路故障诊断及定位、局部开路故障诊断及定位、电压扰动源诊断及定位、供电电源故障类型的判断。

(2) 三相全电量的测量(电压、电流、频率、功率因数、有功、无功、有功电能、无功电能等),电压、电流精度达0.1%,电能计量精度达0.2级。支持双向有功电能、双向四象限无功电能和视在电能计量;具有滑动需量计量模式。

(3) 电压暂升、暂降,可捕捉小于0.5周波的电压瞬变,在线监视电压偏差和频率偏差。

(4) 63次谐波和间谐波分析,测量精度A级。

(5) 256点/周波的波形瞬态捕捉,512条1 ms事件记录,16组定时记录,24条越限报警。

3.2 开关房出线回路高压微机保护测控

配置微机综合保护测控装置,实现以下功能:

(1) 保护功能,实现速断保护、过流保护、IX过流保护、大电流闭锁、重合闸功能、谐波电压保护、谐波电流保护等。

(2) 高精度三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(3) 具有大容量故障录波(长度为100个周波),记录最近发生的8次故障的录波波形,63次谐波分析。

(4) 最近512个1 ms事件顺序记录监视功能。

(5) 备用电源进线柜及联络柜的装置还具有备用自投功能。

3.3 高压配电房10 kV线路微机保护

配置微机综合保护测控装置,实现以下功能:

一些西方翻译理论家认为，译文和原文之间可以完全确切对等。翻译等值是将原文与译文的思想、修辞完全一致。等值的翻译虽然通常可以实现，但其受制于各种语言和文化因素。当然，也有一些翻译家提出有差异的等值，在不同语言间有非对称关系，语言信息无法完全等值。奈达就曾提出形式对等和功能对等的翻译等值方法，为人们认识翻译，从理论上、方法上实现翻译突破提供了广阔视野。这种从绝对的对等到功能的对应，体现了翻译等值观念的变通。随着跨文化交际的发展，需要越来越多地考虑语言文化间的转换与交融，等值论思想值得质疑与反思。

(1) 保护功能,实现电流保护、速断保护、零序电流保护、反时限保护、复合电压闭锁过流保护、过电压和低电压保护、低周减载、告警功能等。

(2) 高精度三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(3) 具有大容量故障录波(长度为25个周波),记录最近发生的8次故障的录波波形,31次谐波分析。

(4) 最近192个1 ms事件顺序记录监视功能。

3.4 高压配电房10 kV配电变压器微机保护测控

配置微机综合保护测控装置,实现以下功能:

(1) 保护功能,实现速断保护、过电流保护、零序电流保护、接地保护、过电压和低电压保护、超温保护、非电量保护、告警功能等。

(2) 高精度三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

④ 最近192个1 ms事件顺序记录监视功能。

3.5 高压配电房10 kV母联微机保护测控

配置微机保护测控装置,实现以下功能:

(1) 保护功能,实现速断保护、过电流保护、充电保护、过负荷保护、过电压保护、同期检查、TV断线、低周解列等功能。

(2) 高精度三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(3) 具有大容量故障录波(长度为25个周波),记录最近发生的8次故障的录波波形,31次谐波分析。

(4) 最近192个1 ms事件顺序记录监视功能。

3.6 10 kV备用自投

配置备用电源自动投入装置。当10 kV任一进线断电时,自动断开该进线开关,合上母联开关,由另一路进线供电。

3.7 低压房380 V进线测控

配置三相多功能测控电表,实现以下功能:

(1) 各回路三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(2) 双向有功、无功电能计量。

(3) 128点/周波的波形采样;波形瞬态捕捉。

(4) 2～31次谐波分析,三相不平衡测量,64条 1 ms事件顺序记录功能。

3.8 低压房380 V联络柜、电容器柜测控

配置三相多功能测控电表,实现以下功能:

(1) 各回路三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(2) 双向有功、无功电能计量。

(3) 128点/周波的波形采样;波形瞬态捕捉。

(4) 2～31次谐波分析,三相不平衡测量,64条1 ms事件顺序记录功能。

3.9 低压房380 V馈线测控

配置三相多功能测控电表,实现以下功能:

(1) 各回路三相全电量的测量,电量测量电压、电流精度达0.2级,有功电能精度达0.5级。

(2) 剩余电流保护,三相电流、电压不平衡度。

(3) 电参量越限告警输出。

(4) 谐波分析,32条1 ms事件顺序记录功能。

3.10 变压器温控仪表、直流屏、发电机测控

变压器温控仪表、直流屏、发电机测控由通信接口读取数据进行测控。

4 软件监控功能

软件监控功能包括:系统实时运行画面监视、数据采集与处理、报警处理、事故追忆及显示画面、越限自动跳闸及遥控跳合闸控制、“三遥”功能、历史数据存储、数据报表与打印功能、谐波分析功能、运行管理功能、安全性管理、系统防误操作、自动报表邮件、开放性数据接口等。

5 结 语

随着各行各业对自动化要求的不断提高,计算机技术、网络技术、工业控制技术的不断发展,越来越多的用户开始重视智能配电监控系统。使用变配电监控管理系统的目的就是实现整个变配电的无人值班或少人巡班,节省人力成本,提高管理效率,同时实现对整个变配电系统的用电管理、电能质量管理、运行优化管理、设备检修维护管理、事故记录与分析等。

[1] 黄新波.智能变电站原理与应用[M].北京:中国电力出版社,2013.

[2] 何磊.IEC 61850应用入门[M].北京:中国电力出版社,2012.

[3] 姚天舒.某大型商场供配电系统设计[J].现代建筑电气,2014,5(2):19-23.

Design of Intelligent Power Distribution Monitoring System in a University

DENG Guorong

(Institute of Information Technology, Jinan University, Guangzhou 510075, China)

Aiming at the characteristics of wide campus area,the design of intelligent power distribution monitoring system in a university was introduced,at aspects of the main control layer,the communication management layer,the spacer layer.The monitoring functions of hardware and software were analyzed.It is pointed out that the intelligent power distribution monitoring system plays an important role in energy monitoring and energy management.

intelligent power distribution monitoring system; energy monitoring; main control layerenergy management

邓国荣(1967—),男,工程师,研究方向为建筑智能化。

TU 852

B

1674-8417(2015)02-0014-04

2014-10-20