尤章金，王 健，王文生

YOU Zhang-jin, WANG Jian, WANG Wen-sheng

（北京機械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

北京亦莊經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)某小區(qū)電力監(jiān)控管理系統(tǒng)是根據(jù)《北京電力公司配網(wǎng)自動化技術原則》和《亦莊供電公司配網(wǎng)自動化規(guī)劃》設計、研發(fā)的，該監(jiān)控系統(tǒng)具備上述文件規(guī)定的配網(wǎng)自動化所要求的全部功能。可真正實現(xiàn)對10kV開閉站、配電室的智能化監(jiān)控，滿足無人或少人值守的要求。

北京亦莊經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)某小區(qū)的供電系統(tǒng)由一個開閉站、五個配電室和一個箱式變電站組成。它們分別位于小區(qū)的各處。在小區(qū)與調(diào)度所的光纜尚未敷設完成前，由小區(qū)開閉站值班室進行集中監(jiān)控。最終要求由亦莊供電公司調(diào)度所進行遠程監(jiān)控。

系統(tǒng)采用分布式配置。自動監(jiān)控配電柜及其他變、配電設備的標準化專用監(jiān)控單元分別安裝在各配電柜中，其中配電室的主控單元位于聯(lián)絡柜內(nèi)。專用電源及通訊設備安裝在監(jiān)控箱內(nèi)。

1 系統(tǒng)結(jié)構

系統(tǒng)由主監(jiān)控站、設在各配電室400V低壓配電柜內(nèi)的標準化專用監(jiān)控單元（如400V進線柜監(jiān)控單元、400V母聯(lián)柜監(jiān)控單元、400V饋出柜監(jiān)控單元）、10kV環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的10kV環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)控單元及其他配套設備組成。

圖1 分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構圖

主監(jiān)控站由主監(jiān)控計算機及其外圍設備、UPS電源等構成，位于開閉站的值班室內(nèi)。主監(jiān)控站計算機通過現(xiàn)場總線與開閉站的保護管理機、1#配電室的變壓器溫控器及10kV環(huán)網(wǎng)柜、400V配電柜內(nèi)的監(jiān)控單元通信；主監(jiān)控站與2#～5#配電室和6#箱式變壓器間通過光纖環(huán)網(wǎng)通信。在這6個站點分別設有工業(yè)級10/100M自愈光纖交換機。

主監(jiān)控站計算機向上通過以太網(wǎng)按104規(guī)約與配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主站進行通信，實現(xiàn)主站對開閉站、2#～5#配電室和箱變的遙信、遙測和遙控。系統(tǒng)結(jié)構如圖1所示。

系統(tǒng)按監(jiān)控功能可分為：現(xiàn)場監(jiān)控層、網(wǎng)絡通訊層和系統(tǒng)管理層。

1.1 現(xiàn)場監(jiān)控層

現(xiàn)場監(jiān)控層采用分布式配置，主要包括：分別配置在各配電室配電柜內(nèi)的各種標準化專用現(xiàn)場監(jiān)控單元、10kV微機綜保裝置、無功補償控制器、變壓器溫控器、直流屏控制器等。現(xiàn)場監(jiān)控層原理如圖2所示。圖3和圖4分別是安裝有監(jiān)控單元的400V配電柜和10kV環(huán)網(wǎng)柜的現(xiàn)場照片。

圖2 采用分布式配置的單個配電室現(xiàn)場監(jiān)控站原理框圖

1.2 網(wǎng)絡通訊層

網(wǎng)絡通訊層由串口服務器、以太網(wǎng)交換機、光纖交換機及光纜、通訊電纜等組成。主要負責現(xiàn)場監(jiān)控設備之間的通訊和現(xiàn)場監(jiān)控設備與監(jiān)控計算機之間的通訊。

1.3 系統(tǒng)管理層

系統(tǒng)管理層處于整個系統(tǒng)的最頂層，即位于開閉站值班室的主監(jiān)控站的高性能工控機、打印機、UPS及其他附屬設備等。其主要任務是采集、存儲、計算、統(tǒng)計、管理、判斷并顯示所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)；并向現(xiàn)場監(jiān)控層設備發(fā)送遙控命令，以完成相應的操作，如分閘、合閘、報警等。

圖3 安裝有監(jiān)控單元的400V配電柜

圖4 安裝有監(jiān)控單元的10kV環(huán)網(wǎng)柜

另外，系統(tǒng)通過以太網(wǎng)還可以實現(xiàn)與智能建筑設備管理系統(tǒng)(IBMS)、能源管理系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和供電局電力調(diào)度系統(tǒng)等系統(tǒng)的通訊，將變配電設備的相關數(shù)據(jù)和信息上傳，接受并執(zhí)行來自它們的相關控制指令，如電力調(diào)度系統(tǒng)命令、火災強切命令等。

2 系統(tǒng)功能

基于分布式配置的智能電力監(jiān)控系統(tǒng)技術先進，功能強大且完善，自動化程度高。該系統(tǒng)能對整個變配電系統(tǒng)進行全面、實時、準確、有效、智能化的監(jiān)控管理，通過對變配電系統(tǒng)的運行狀況和電能質(zhì)量自動進行連續(xù)不斷的監(jiān)控管理，極大的提高了變配電系統(tǒng)的供電的質(zhì)量及可靠性，并實現(xiàn)供電管理的自動化，實現(xiàn)了無人或少人值守的要求。

系統(tǒng)具有如下基本功能：

1）數(shù)據(jù)采集、處理及動態(tài)顯示

系統(tǒng)通過遙信功能采集遠方開關的狀態(tài)信號，如是否合閘，是否儲能等；通過遙測功能主要采集現(xiàn)場設備的重要運行參數(shù)。如三相電壓、電流、功率、電能和諧波含量等。所采集的數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶需求進行存儲和動態(tài)顯示。

2）運行監(jiān)視和操作

可多窗口顯示，畫面可縮放，漫游，調(diào)用方便。顯示一次系統(tǒng)接線圖，報警信息，負荷曲線圖，負荷和電壓實時和計劃曲線，系統(tǒng)裝置運行狀態(tài)圖和報警信息等。遙測量越限監(jiān)視，遙信變位報警，事故信號及報警信號的告警顯示。通過界面，可發(fā)送遙控，遙調(diào)等命令，遠程開關分合閘操作，自動調(diào)節(jié)與投切。

3） 遠動功能

系統(tǒng)支持就地和遠方兩種操作方式，即用戶可以在本地就行操作，也可以通過遠方主控計算機進行操作。當用戶選擇遠方操作方式時，本地操作方式將失效；當用戶選擇就地操作方式時，遠方操作方式將失效。這種互鎖機制，有效防止了因誤操作而導致的不良后果。

4）故障應急處理、負荷自動管制

當出現(xiàn)進線失電故障時，系統(tǒng)有自投自復、自投手復、手動和合環(huán)四種應急處理方式。而負荷自動管制功能用以防止變壓器超負荷，可根據(jù)實際需要選擇是否使用。另外，當進行合環(huán)操作時，合環(huán)選掉功能可防止母聯(lián)電流過大而導致系統(tǒng)故障。

5） 事故報警和報警處理

擁有聲，光，色和多媒體語言等多種報警方式；具備越限，故障等報警功能；可按動作原因，性質(zhì)和報警級別等進行檢索；提供報警確認，禁止和恢復等手段。事故報警可自動彈出相關畫面。報警和事件信息可長期存檔。

6） 用戶管理，歷史數(shù)據(jù)及報表處理

為保證軟件運行和數(shù)據(jù)庫操作的安全性，系統(tǒng)提供了用戶管理功能，將用戶分成操作員、系統(tǒng)管理員、工程配置員三個等級，不同等級的用戶操作權限不同。

按預設的周期和方式，自動完成歷史數(shù)據(jù)的記錄，分析和存儲。具有自動存檔功能，可長期保存所需的重要歷史數(shù)據(jù)。并可通過商用制表軟件(Excel,CrystalReport等)自動生成高質(zhì)量任意定義的日，月，年報表和自由報表。可對報表作直接修改，可定時或人工打印。

3 智能化電力監(jiān)控管理軟件

JZN03電力監(jiān)控管理軟件，具有實時數(shù)據(jù)庫、圖形界面、報警、控制、統(tǒng)計和打印、歷史紀錄、通訊、自診斷等功能，支持OPC通信和Web Server等功能。用戶界面友好、設備驅(qū)動完善、軟件接口開放，運行穩(wěn)定，完全滿足樓控、供配電等系統(tǒng)的管理和監(jiān)控。

圖5 JZN03電力監(jiān)控管理軟件運行界面

為本系統(tǒng)設計的管理軟件具有用戶管理，實時數(shù)據(jù)采集、處理和動態(tài)顯示，事件告警及記錄，歷史數(shù)據(jù)管理，報表管理，數(shù)據(jù)分析和曲線分析等功能。運行界面如圖5所示。

4 分布式配置的智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)的特點

分布式配置的智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)是一種硬件和軟件都已實現(xiàn)標準化、系列化、產(chǎn)品化的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。它的特點主要有：

1）設計選型方便：設計師只要根據(jù)配電柜的具體要求，如是進線柜、母聯(lián)柜還是饋出柜，若是饋出柜，回路數(shù)是多少即可選定所需監(jiān)控單元的型號。

2）與目前常用的配網(wǎng)自動化產(chǎn)品相比功能更強、更全：如上所述分布式配置的智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有本地/遠方監(jiān)控功能，可實現(xiàn)“四遙”，而且具有其它系統(tǒng)不具備的故障自動應急處理、負荷自動管制和不停電倒閘功能。這就是采用這套系統(tǒng)后可以真正做到配電室無人值守的原因。

3）系統(tǒng)具有極高的可靠性：為了保證遙控及故障自動應急處理、負荷自動管制等控制功能的可靠、準確，該系統(tǒng)的控制器都采用PLC。PLC是按照工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境設計制造的，它具有極強的抗干擾能力和長期可靠運行的能力。

此外，所有的監(jiān)控單元都已實現(xiàn)了標準化、系列化、產(chǎn)品化。不僅可以按正規(guī)的工藝要求進行生產(chǎn)和檢驗，還可以在出廠前按實際系統(tǒng)的要求在仿真系統(tǒng)上進行系統(tǒng)調(diào)試和試運行。從而進一步保證了系統(tǒng)硬件和軟件的可靠性。

4）安裝施工方便：各監(jiān)控單元事先由配電柜生產(chǎn)廠按要求安裝在相應的配電柜中，在配電柜出廠前完成配線、檢查和調(diào)試。設備到現(xiàn)場后只需連接通信電纜和電源線等即可，安裝相當簡單方便。

5 結(jié)束語

1）本系統(tǒng)于2009年4月完成現(xiàn)場調(diào)試，順利通過用戶驗收并投入運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，至今未出現(xiàn)任何故障，得到用戶好評。

2）本項目的成功實施表明：本項目的技術方案是科學的、合理的、可行的。

3）本系統(tǒng)采用分布式配置，達到了預期的效果，滿足了用戶需求，并有效降低了設計和施工成本。