淺析電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：隨著電力改革的不斷推進(jìn)電力企業(yè)開始面對(duì)市場(chǎng)管理。無(wú)論是提高自身經(jīng)營(yíng)能力的要求還是更好地滿足日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)生活用電需求，對(duì)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(yīng)用可以大大提高供配電系統(tǒng)的安全性可靠性和自動(dòng)化水平投資少減少和節(jié)約管理過(guò)程中所需的人力物力降低跟控制運(yùn)行成本。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步重視電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的作用具有重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(yùn)行。

關(guān)鍵詞：供配電設(shè)計(jì)；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(yīng)用的必要性

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)電力行業(yè)自身跟社會(huì)各界的穩(wěn)定發(fā)展對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。大型建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜多個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)供電的安全性跟穩(wěn)定性要求較高。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展單純依靠人力對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行檢修跟維護(hù)已不能滿足需求電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它不僅方便電力企業(yè)查詢系統(tǒng)而且實(shí)現(xiàn)了電力運(yùn)行的智能監(jiān)控提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率優(yōu)化了資源配置促進(jìn)了電力行業(yè)的健康發(fā)展。

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)電力行業(yè)自身跟社會(huì)各界的穩(wěn)定發(fā)展對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。大型建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜多個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)供電的安全性跟穩(wěn)定性要求較高。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展單純依靠人力對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行檢修跟維護(hù)已不能滿足需求電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它不僅方便電力企業(yè)查詢系統(tǒng)而且實(shí)現(xiàn)了電力運(yùn)行的智能監(jiān)控提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率優(yōu)化了資源配置促進(jìn)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(jì)算機(jī)通信設(shè)備測(cè)控單元為基本工具，通過(guò)將智能設(shè)備與母線連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并利用現(xiàn)場(chǎng)母線技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中管理和分散控制。為電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)和遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。該監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)能夠有效地傳輸跟存儲(chǔ)供電配電過(guò)程跟現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集和分析還可以準(zhǔn)確快速地傳達(dá)運(yùn)行指令從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控和遠(yuǎn)程運(yùn)行功能。它可以與檢測(cè)控制設(shè)備相結(jié)合構(gòu)成任意復(fù)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(yùn)行成本提高生產(chǎn)效率加快變電站跟配電過(guò)程中異常處理的響應(yīng)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(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。所以、數(shù)據(jù)收集是基礎(chǔ)。沒(méi)有數(shù)據(jù)電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行后續(xù)工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。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(guò)遠(yuǎn)程傳輸傳輸?shù)娇刂浦行膶?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)、集成、分析和處理。最后分析結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)界面上并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)聯(lián)系

電力監(jiān)控系統(tǒng)利用微機(jī)系統(tǒng)操作員或調(diào)度員在面對(duì)一個(gè)陰極射線管顯示器屏幕通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤操作實(shí)現(xiàn)人機(jī)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(guān)分關(guān)閉操作,改變了傳播的監(jiān)控方式。人機(jī)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(duì)于無(wú)人值守變電站還需要設(shè)置必要的人機(jī)接觸操作功能以便現(xiàn)場(chǎng)檢查或維修人員可以通過(guò)液晶顯示器或CRT顯示器來(lái)觀察各設(shè)備的運(yùn)行情況和運(yùn)行參數(shù);斷路器在緊急情況下應(yīng)采用手動(dòng)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(hù)動(dòng)作按時(shí)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(tái)監(jiān)控或遠(yuǎn)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(shí)間。

1. 安全監(jiān)視

通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)可以保證變電站和配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。當(dāng)電流或電壓過(guò)大時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)記錄并監(jiān)控整個(gè)過(guò)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(cè)可能導(dǎo)致電力設(shè)備故障的電壓電流或頻率的任何靜態(tài)偏差。當(dāng)出現(xiàn)電壓暫降電壓波動(dòng)閃變短時(shí)中斷三相電壓不平衡等情況時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)用

3.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)使電力監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中是及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、快速傳輸操作指令跟實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用智能監(jiān)控設(shè)備的主要目的是處理跟解決現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備復(fù)雜分散的問(wèn)題。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備相對(duì)集中的小型電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備相對(duì)較小，且大多集中分布。此時(shí)，所有的設(shè)備都可以連接到現(xiàn)場(chǎng)總線上，通過(guò)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，并監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)交換。

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

對(duì)于超大型電力監(jiān)控系統(tǒng)，它有多個(gè)子系統(tǒng)。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,下屬主機(jī)可以設(shè)置在每個(gè)從屬系統(tǒng),每個(gè)下屬主機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng),與此同時(shí),中央主機(jī)可以分析每個(gè)下屬主機(jī)的數(shù)據(jù)信息,以便了解整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用

在電力監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)該具備獨(dú)立運(yùn)行的功能一旦網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)故障現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備依舊能夠保證采集到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備獨(dú)立的完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸來(lái)執(zhí)行監(jiān)控主機(jī)所傳達(dá)的操作指令不僅可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示各個(gè)供電子站的供配電工作狀態(tài)還可以及時(shí)的搜集故障信息。

3.3電力監(jiān)控組態(tài)軟件的應(yīng)用

由于電力監(jiān)控軟件具有編輯、繪圖、報(bào)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(chǎng)實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，及時(shí)傳達(dá)控制指令。

3.4電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與要求

在電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個(gè)方面：

（1）遠(yuǎn)程觀測(cè)，要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、諧波畸變率等信息進(jìn)行檢測(cè)；

（2）遠(yuǎn)程通信，要求系統(tǒng)能夠及時(shí)的傳遞設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)以及故障信息；

（3）遠(yuǎn)程控制，要求系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉；

（4）報(bào)警，要求系統(tǒng)能夠通過(guò)設(shè)定參數(shù)，當(dāng)參數(shù)異常時(shí)對(duì)各種信息進(jìn)行報(bào)警；

（5）顯示，要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運(yùn)作信息。

所以,在電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),客戶的實(shí)際需要,以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu),實(shí)際的負(fù)載能力和其他因素應(yīng)該充分考慮,以選擇一個(gè)合理的監(jiān)測(cè)設(shè)備,這有利于降低系統(tǒng)運(yùn)行的成本,也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)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(jìn)線的監(jiān)控要求低壓進(jìn)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(luò)通訊電子制圖、數(shù)據(jù)編輯、身份驗(yàn)證、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記錄等功能使工作人員在實(shí)際工作中更加方便。通過(guò)人機(jī)操作界面，工作人員可以直接了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，快速傳遞操作指令。由于監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)的，不同的電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式，保證數(shù)據(jù)信息的快速準(zhǔn)確傳輸。另一方面，在供電和配電設(shè)計(jì)中使用電力監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。

在商務(wù)樓、寫字樓等場(chǎng)所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓內(nèi)高低壓配電回路的實(shí)時(shí)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(zhǔn)確的監(jiān)控回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。所以，電力監(jiān)控系統(tǒng)也能生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表和圖表等信息,以方便相關(guān)人員分析每個(gè)部分的能耗建筑,使建筑能耗活動(dòng)安全,以保證人員生命安全的建設(shè)和提高辦公室工作人員的工作效率。

綜上所述，隨著我國(guó)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(guān)的運(yùn)行成本所占的比例越來(lái)越高，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的要求也越來(lái)越高。電力監(jiān)控系統(tǒng)已逐漸成為供配電設(shè)計(jì)中不可少的重要組成部分。加快電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用研究使電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更好地發(fā)揮作用提高供電效率降低運(yùn)行成本，更好地為社會(huì)服務(wù)。

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(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)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(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站方位的控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

辦公建筑（商務(wù)辦公、國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑等）

商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）

交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、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(fēng)能發(fā)電等）

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(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)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)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(shè)備選型

1. 結(jié)束語(yǔ)

電力工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。它的發(fā)展和進(jìn)步關(guān)系到我國(guó)綜合國(guó)力的提高，關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)環(huán)節(jié)。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性提出了更高的要求。電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效安全運(yùn)行,這是一個(gè)強(qiáng)大的保障電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,對(duì)電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

參考文獻(xiàn)

1. 龔雨英.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.[J]

2. 王顯平.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)，2012.10.

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

4. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)，2022.05.