配电智能化综合监控系统的开发应用

摘 要：微电子、电力电子、抗干扰等新技术的迅速发使提高变电站自动化程度、建设无人值班变配电站成为必然趋势和发展方向。系统集监视、测量、计量、控制、保护、网络通讯和综合管理等多项功能于一体，满足我国电力行业规范及相关行业标准，是一种开放式、智能化、网络化、单元化、组态化的电力综合自动化系统。

关键词：智能化；综合监控；开发应用；功能；效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.117

1 概述

起于20世纪60年代的电力系统自动监控技术随着微电子、电力电子、抗干扰等新技术的迅速发展，特别是计算机和网络通讯技术的成熟得到了空前发展。将设备正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量等融合在一起，达到高层次、高透明度的良好管理，已成为一种必然趋势和发展方向。

2 設计依据

GB7251.1-1997《低压成套开关设备》相关标准

GB/T50171-92《电气装置安装工作盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》

GB/T13729-92《远动终端通用技术条件》

GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》

DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》

DL/T587-1996《微机继电保护装置运行管理规程》

3 配电智能化综合监控系统组成

系统按配电智能综合监控方案考虑，在总配电室中央控制值班室设置监控计算机2台，用以实现监控系统的冗余控制，同时为保证系统和公司局域网联网运行中的稳定运行，防止网络病毒的破坏，配置服务器1台，同时服务器作为网络发布计算机，用以实现对公司高、低压系统的统一监控。系统集监视、测量、计量、控制、保护、网络通讯和综合管理等多项功能于一体，实行单元化配置，具有实时数据采集及统计功能；系统参数/越限定值参数设置；事件告警及事故分析；报表显示数据库管理/运行记录。智能化、网络化、单元化、组态化满足我国电力行业规范及相关行业标准

3.1 系统组成

3.1.1 高压系统

总配电室：进线1回路，仪表测量1回路，出线6回路。

三配电室：进线1回路，仪表测量1回路，出线3回路。

南配电室：进线1回路，仪表测量1回路，出线1回路

3.1.2 低压系统

总配电室：进线1回路，低压无功补偿1回路，出线12回路。

三配电室：进线3回路，低压无功补偿2回路，出线22回路，联络开关2路。

南配电室：进线1回路，低压无功补偿1回路，出线13回路。

3.1.3 变压器

总配电室：运行温度2回路（温控实现冷却风扇的自动运行）

三配电室：运行温度8回路（温控实现冷却风扇的自动运行）

南配电室：运行温度1回路（温控实现冷却风扇的自动运行）

3.1.4 监控系统

采用当今国际先进的分层分布式结构（三层设备，两级网络），以保证监控系统的安全性、可靠性和实时性，三层设备为：站端控制层、前置通讯层和现场间隔层。

3.2 监控系统配置及指标

3.2.1 现场间隔层硬件配置

3.2.2 通讯前置层硬件配置

3.2.3站端管理层软硬件配置

3.4 模拟屏系统

模拟屏据现场检测结果通过光电效果模拟设备运行状态及实时电流、电压，一直作为大型企业调度监控系统中的重要的组成部分，在电力行业中发挥着不可替代的作用。

模拟屏系统不仅要通过数据总线把根据高、低压一次接线图的运行状态、实时电流显示在模拟屏上，还要根据电力运行规程检测操作人员操作是否正确，指导操作。模拟屏装有LED动态滚动屏实时显示高低压开关的动作事件，有合分闸操作时同时语音报警，持续报告三次。

3.5 监控软件系统

系统实现集中监视、测量、控制和管理，事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询、操作指导等。完全实现数据采集与处理、操作控制、人机联系、单耗管理、故障追忆及分析、运行报表及负荷曲线自动生成、报警处理和历史事件查询等功能。画面中都设置了帮助按钮，点击帮助按钮，弹出对整个画面的说明及在值班过程中针对每一配电室应注意的事项。

3.5.1 遥信、遥测、遥控功能，保障设备安全运行

系统实现远程控制功能，设备启停有启动和停机运行提示信息、设备运行标志、现场设备运行指示三重保护，确保安全可靠。实现了配电设备自诊断功能，包括开机自检、关机自检；系统采集到的遥测、遥信信息可作为运行分析、事故追忆的依据；控制操作具有操作权限和安全管理功能，实现网络化管理权限分层制的管理机制，系统自动校验操作者的操作权限及口令，自动分配操作者的操作范围，责任明确；提供远程集中管理，提升IT运维效率。

3.5.2 “视频墙”实时监测、直观观测现场

系统采用“视频墙”实时显示各配电室运行信息，实时监测运行状况；发生故障时，可及时调度人员进行处理，避免由于故障延时而引发设备事故。

3.5.3 梯度预警，自动化报警

系统设置梯度报警，分为低报警、高报警、低低报警和高高报警。低报警或高报警提示时，起到了提醒值班员注意的作用；低低报警发生时，要求值班人员按照预案采取相应措施，否则将影响生产；高高报警发生时，要求值班员立即采取措施，否则将自动分闸。

3.5.4 持续语音播报，人工手动消除

系统报警方式为持续语音播报和大屏幕及视频文字显示，警示操作人员快速、准确找到故障原因，安排人员处理，及时解除故障；系统要求必须由值班人员手动确认才能取消语音。

系统还能采用电子邮件和电话报警，对于存在安全隐患的报警信息，报警时可以向技术人员发送电子邮件和手机短信。

系统实时监测网络通路，当出现网络异常时，声音提示值班员网络中断，要求技术人员维护网络。

3.5.5 灵活的运行策略

支持通过网络对远程配电设备进行在线修改，无缝切换，提高设备的运行稳定性、可靠性。系统要求24小时开机，不允许停机，越限报警限值是根据生产需要设定，所以在生产需求有变化时，报警参数的限值也可调整，系统可以实现在运行系统中修改报警参数并更新。

系统可实时对能源使用进行监管，对异常用能进行报警，最大限度的提高能源利用效率。

4 系统的技术创新性

4.1 自主开发数据远程传输装置

系统中采用的数据远程采集传输装置由石家庄公司自主开发，装置支持多种工业协议，具有对下位机的数据采集、暂存、分析、上传功能，同时对下位机通讯进行实时在线分析，设定通讯策略，对通讯超时进行3次通讯尝试，如果仍然通讯超时形成通讯报警。

该装置还可以根据设备点检，定制设备的点检计划，对没有点检的设备进行强制点检，没有点检不允许设备运行，另根据用户需求可开发多种形式的运行策略。

4.2 源代码设计

独立设计，从系统的整体设计到每一个小数据单元的设计均为自主设计开发。单片机程序、PLC程序、人机界面程序等均具备独立自主知识产权。单片机编程已实现从单片机电路设计、程序设计到具体应用的过程。PLC编程具备对单体设备编程、整条生产线编程的能力。人机界面编程设计已对十几类设备进行了联机实验，效果均达到设计要求。

4.3 数据可采用多种传输方式，实现统一管理

针对配电设备独立开发的子站服务器和通信管理机通信完全网络化，采用现场总线技术，实现数据共享；具有良好的开放性，支持多种规约；单元独立、分布式安装，集中监控，可扩展性强。

4.4 功能模块简洁、直观、易操作

在总画面中设置了电流、电压、负荷等历史曲线查询选项。在历史曲线中可以查询所选对象一年中任何时间段的历史数据并能计算出该时间段内的最大值、最小值、平均值；从曲线的平稳度分析供应情况，进一步反应出该时间段内的生产状况。

4.5 系统运行的人性化

通过移动鼠标到控制主界面各回路开关位置，系统可提供回路声音提示并弹出回路控制明细，防止误操作。为了便于设备管理，在每条回路的控制菜单增加设备明细表供用户查询，包括互感器的变比、开关型号、仪表地址等。

5 经济效益及社会效益

系统可实现配电室的无人值守，降低企业能源运行管理成本，节约人力资源，提升企业能源、装备、安全管理水平，完善企业内部的成本考核，降低运营和维修成本；同时可以对潜在的事故进行预报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现，减少损失；可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间）来指导维修，减少故障的处理时间及停机时间，提高工作效率；同时通过数据分析和曲线分析，可以很直观的分析出各单位的实际用能情况，从而为合理的组织生产提供可靠依据，并且为工艺部门进行工艺调整提供可靠的

理论数据，减少投资浪费。

系统具有网络扩展功能，便于后期进行系统扩展时（如：地源熱泵、中央空调等）保持原有监控计算机上的监控界面不变，只需增加相应的硬件，增加新的监控界面和监控计算机站点即可实现系统扩展，图、表制作灵活、易于修改。

石家庄公司配电智能化监控系统大大提高了能源供应的安全可靠性、经济性和智能化程度，为构建高效节能、数字化、信息化的现代化企业提供了坚实、可靠的基础。系统可广泛应用于大中小企业、智能大厦、市政建设、港口、机场、智能化小区等诸多领域。

参考文献：

[1]王葵，孙莹.电力系统自动化（第三版）[M].中国电力出版社， 2012.

[2]商国才.电力系统自动化[M].天津大学出版社.

[3]孟祥萍.电力系统运动与调度自动化[M].中国电力出版社，2007.

作者简介：宇文卧龙（1979-），职称：中级。