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        動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)低壓配電監(jiān)控性能改善與測試研究

        2012-09-25 01:51:32赟,柯
        通信電源技術 2012年1期
        關鍵詞:接點電表遠程

        黃 赟,柯 成

        (中國移動通信集團上海有限公司)

        1 研究背景

        上海移動動力設備經(jīng)過不斷的開局、擴容、增補,設備數(shù)量成倍增長,對傳統(tǒng)意義的設備維護保障工作帶來巨大挑戰(zhàn),自2002年上海移動局房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)開工建設以來,系統(tǒng)逐步配套接入相關動力空調(diào)設備,全面實現(xiàn)了對全網(wǎng)動力空調(diào)設備的實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)、預期故障發(fā)生、迅速排除故障、記錄和處理相關數(shù)據(jù)、進行綜合管理,達到了無人及少人值守的目的。

        局房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過10多年的投入使用,已經(jīng)完全融合到整個動力維護工作中,對整個動力維護工作的開展起主導作用,因此監(jiān)控系統(tǒng)設備數(shù)據(jù)的有效性、準確率,對動力系統(tǒng)安全生產(chǎn)運行的意義重大。

        2 動力監(jiān)控系統(tǒng)分析

        目前,動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對低配設備遠程監(jiān)控可以分為:

        (1)采用傳統(tǒng)的干接點方式遠程控制;

        (2)低配開關等動力設備增設智能遠程控制設備,即動力設備增設智能遠程控制又分為加裝PLC控制器及加裝智能電表兩種設備來實現(xiàn)對低配開關的遠程控制。

        2.1 采用傳統(tǒng)干接點方式實現(xiàn)非智能低配設備遠程控制

        圖1 傳統(tǒng)干接點實現(xiàn)遠程控制接線圖

        通常,動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場采集設備的控制信號先經(jīng)過遠程模塊光耦隔離模塊,然后再通過達靈頓電流放大驅(qū)動器輸出到遠程遙控界面模塊,主要控制繼電器工作模式,從而控制現(xiàn)場低配開關的分合閘操作。

        傳統(tǒng)干接點方式實際應用于某通信大樓低配系統(tǒng)低壓開關的遠程控制,自2003年動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)啟用至今,遙控成功率100%。其后,又針對高壓雷電感應干擾,又對原干接點控制電路進行修改,又增設防雷接地模塊和手動與自動切換模式,避免雷電感應故障和人為誤操作隱患。該工作模式因控制電路簡單,故障點少,可靠性較高。

        圖2 現(xiàn)場干接點方式遠程控制接線圖

        2.2 加裝PLC控制器實現(xiàn)對非智能設備遠程控制

        此方式首先對非智能的低配開關加裝PLC可編程邏輯控制器,通過對PLC設備進行相關程序的編程及設置從而進行低配開關的遠程控制功能,使得非智能的低配開關轉(zhuǎn)變?yōu)轭愔悄茉O備。然后通過UPC+這一增強型智能設備協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議后實現(xiàn)對低配開關的遠程控制。

        此類方式在完成設備初裝的聯(lián)調(diào)時性能良好,能達到100%準確率,但是隨著設備使用年限增加,遠程控制的準確率無法達到100%,由于一個PLC控制器控制了多把開關,如單把開關遠程控制失靈無法單獨維修及更換,影響面較大,同時PLC更換需重新編寫相關程式,故對后期維護相當不便。

        3 加裝智能電表實現(xiàn)對非智能設備DO控制

        此方式首先對非智能的低配開關加裝智能電表,由智能電表進行低配開關的遠程控制功能,使得非智能的低配開關轉(zhuǎn)變?yōu)轭愔悄茉O備。之后與加裝PLC方式相同,通過UPC+轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議后實現(xiàn)對低配開關的遠程控制。

        如今,自2006年起新建局站低配開關都加裝了智能電表,使用至今遠程控制的準確率達到100%。由于智能電表與低配開關是1對1關系,出現(xiàn)故障只需更換同型號設備替換即可。幾種接入方式對比見表1。

        表1 低配監(jiān)控多種接入方式對比

        4 三種接入方式替換可行性分析

        4.1 用傳統(tǒng)干接點方式替代

        傳統(tǒng)干接點方式無需外接電源、無需預留屏上空間,只需將采集器控制電路連接至低配開關輔助觸點上即可實現(xiàn)對現(xiàn)場低配開關的遠程控制,因此使用基于傳統(tǒng)干接點方式可替代另兩種方式。

        4.2 用加裝PLC控制器方式替代

        加裝PLC控制器方式無需預留屏上空間,但需額外提供UPS電源供其工作使用,故加裝PLC控制器方式可用作替換加裝智能電表方式,而不能用于替代傳統(tǒng)干接點方式。

        4.3 加裝智能電表方式替代

        加裝智能電表方式需在屏上預留空間,并且需要提供額外的UPS電源供其工作使用,故加裝智能電表方式無法替代其余兩種方式,見表2。

        表2 3種監(jiān)控方式相互替換可行性表

        5 現(xiàn)網(wǎng)情況低壓配電監(jiān)控性能分析與改善

        5.1 非智能監(jiān)控接入(非智能低配設備)

        非智能接入方式是對應于傳統(tǒng)高低配系統(tǒng),采用DI/DO/電壓電流傳感器,通過對交流一次、二次線路采樣、改接,實現(xiàn)三遙功能,對于早期的傳統(tǒng)設備監(jiān)測,為首選方式。

        設備介紹及接入原理如例:

        根據(jù)某通信大樓目前使用情況,優(yōu)缺點比較:

        (1)布線量大,改動二次線路,需停電進行,接入費用相對較高,接入后穩(wěn)定性、直觀性較強,維護簡單;

        (2)DI界面(見圖3)絕大部分帶電長期使用,有效壽命在5年左右,更換時需停電或做有效保護,如干接點輸出更安全可靠;

        (3)DO界面為二次驅(qū)動模塊(見圖4),主器件為繼電器,實際使用次數(shù)低,不易損壞,性能指標良好,投入至今零消耗;

        圖3 DI界面

        圖4 DO界面

        圖5 電壓電流傳感器

        (4)電壓電流傳感器(見圖5,圖6)更換需做保護或停電進行,目前實際使用情況良好,低配系統(tǒng)中未見損壞情況。

        使用效果評估:

        2002年開局建設以來,某通信大樓作為最大的傳統(tǒng)低配監(jiān)控接入系統(tǒng),投入使用以來,各項指標達到預期效果,系統(tǒng)遠程操作穩(wěn)定可靠,響應良好。

        圖6 電壓電流傳感器

        5.2 智能監(jiān)控接入

        隨著智能化設備的普及應用,作為動力核心的交流低壓配電設備,逐步實現(xiàn)智能化,直至三遙一體化。結合現(xiàn)網(wǎng)實際情況,智能接入也分2類:

        5.2.1 智能電表/PLC(編程類)

        以某通信低配系統(tǒng)D1、D2列為例,該低配系統(tǒng)采用IQ200的電表(模擬量)和施耐德的PLC(開關量、控制量)來實現(xiàn)智能化接入;另長壽大樓采用施耐德電表與西門子的PLC,該類型接入模擬量部分接入無異議,PLC則需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行后臺編程,對于監(jiān)控接入主觀來所沒有任何問題,但是一旦發(fā)生個別數(shù)據(jù)異常或設備損壞,故障判斷不直觀,設備更換需要聯(lián)系第三方進行數(shù)據(jù)配置,比較繁瑣,維護難度大。

        設備接入原理如圖7。

        圖7 低配監(jiān)控連接

        根據(jù)各大樓施工調(diào)試使用情況,優(yōu)缺點比較:

        (1)市場趨勢,實現(xiàn)智能化,施工接入簡單實用;

        (2)IQ200電表數(shù)據(jù)基本滿足要求,性能可靠,唯一問題在于設備已停產(chǎn),備件供應有問題;

        (3)PLC接入由于本身需要數(shù)據(jù)編程,無論從接入或維修更換,涉及流程復雜,遙信狀態(tài)通過燈號尚可判斷變化,但點位數(shù)據(jù)需要借助接線圖紙進行點文件配置,遙控無法直觀測試,對故障排查帶來難度。

        使用效果評估:

        某通信局系統(tǒng)投入使用以來,數(shù)據(jù)指標基本穩(wěn)定,并通過前期多次驗證,但其間幾次聯(lián)合演練測試對遠程遙控時,由于告警量數(shù)量多,發(fā)生單控失效(2006年演練后進行模擬攔碼測試,系統(tǒng)下發(fā)控制命令有效率100%,故判斷由于聯(lián)合演練數(shù)據(jù)告警量大,對智能設備下發(fā)控制指令有影響)。

        5.2.2 智能電表、模塊(固件類)

        其他后續(xù)開局低配系統(tǒng)均采用固件類智能電表、模塊實現(xiàn)智能三遙一體化接入,系統(tǒng)頭柜采用ABB低壓開關智能后臺接入,聯(lián)絡及分路等開關采用AEC\QP標準化電表實行遙測、遙信、遙控,上述智能設備由于采用標準化固件,相當于純硬件設備。對于標準化硬件而言,從故障更換而言,優(yōu)勢明顯,其中AEC\QP電表液晶顯示對AI/DI狀態(tài)顯示清晰,DO變化也可從后臺參數(shù)量里調(diào)取,基于此對于數(shù)據(jù)的排查、故障的定性更直觀明了,穩(wěn)定性更高。

        圖8 低配監(jiān)控連接

        根據(jù)各大樓施工調(diào)試使用情況,優(yōu)缺點比較:

        (1)廠家維護、更換更簡便,施工接入簡單實用,監(jiān)控測試更直觀。

        (2)標準智能電表純硬件化,性能可靠。

        使用效果評估:

        目前各大樓低配運行使用穩(wěn)定,聯(lián)測測試未見異常。

        綜合評定與改善:

        由于低壓配電系統(tǒng)隸屬于動力設備核心供電保障體系,其供電設備的可靠性不言而喻,故在實際監(jiān)控接入情況下,除正常倒電操作、維護保養(yǎng)、安全演練外,個別監(jiān)控點無法定期有效的進行可靠性核對,介于安裝時間上各類低配系統(tǒng)的特性,為保證日后無人化值守,監(jiān)控有效覆蓋,綜合實際狀況,建議如下:

        (1)對采用施耐德PLC的低配系統(tǒng)中,由于施耐德PLC編程的特殊性及前期出現(xiàn)的問題,對市電進線柜、市電油機轉(zhuǎn)換柜、聯(lián)絡柜采用傳統(tǒng)DO、DI界面接入,作為備用監(jiān)測、控制部分,做系統(tǒng)保障,提升控制有效性大于100%。

        (2)對新建局點低配系統(tǒng)市電進線柜、聯(lián)絡柜擬采用傳統(tǒng)DO、DI界面接入作為備用監(jiān)測方式,提升控制有效性達到200%。會議綜合考量,列入上海移動接入監(jiān)控規(guī)范要求。

        6 低配遙控性能測試

        6.1 傳統(tǒng)干接點方式

        傳統(tǒng)干接點方式針對的低配設備為傳統(tǒng)非智能低配系統(tǒng),實現(xiàn)此類設備DO點控制是通過中達DO模塊繼電器控制,此類設備DO點性能測試方式為:

        (1)拔除DO模塊上的繼電器電源跳線使繼電器不動作;

        (2)SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令;(3)現(xiàn)場觀察DO模塊信號燈。

        6.2 PLC控制方式

        PLC控制方式主要用于初期智能低配系統(tǒng),實現(xiàn)此類設備DO點控制是通過PLC向低配開關輔助觸點發(fā)送控制信號實現(xiàn),此類設備DO點性能測試方式為:

        (1)拔除PLC至低配開關控制線;

        (2)SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令;

        (3)現(xiàn)場觀察PLC對應信號燈。

        6.3 智能電表控制方式

        智能電表控制方式主要用于目前智能低配系統(tǒng),實現(xiàn)此類設備DO點控制是通過智能電表向低配開關輔助觸點發(fā)送控制信號實現(xiàn),此類設備DO點性能測試方式為:

        (1)拔除智能電表至低配開關控制線;

        (2)SWARE監(jiān)控平臺修改該DO點狀態(tài)由脈沖至保持;

        (3)SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令;

        (4)現(xiàn)場觀察智能電表對控制狀態(tài)。

        以上方式可檢測如下性能:

        (1)DO模塊標簽準確性;

        (2)監(jiān)控系統(tǒng)DO點控制延時;

        (3)SWARE系統(tǒng)對DO模塊、PLC及智能電表可控性;

        (4)DO模塊、PLC及智能電表工作狀態(tài)。

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