張培

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：配電房的智能化管理能夠提高配電房的管理水平，為供電企業(yè)的供電安全打下了良好的基礎(chǔ)。尤其是高校，更應(yīng)該大力推進配電房的智能化管理。文章通過對高校變電站配電房的智能化管理過程的分析，結(jié)合高等院校的具體情況，分析了其改造的可行性。該系統(tǒng)的改造達到了預(yù)定的目的，保證了供電、配電系統(tǒng)的安全、持續(xù)、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：高校；變配電；電力監(jiān)控

1引言

隨著高校校園建設(shè)的飛速發(fā)展，各種現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)施和生活設(shè)施的投入使用，校園變配電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的核心作用已經(jīng)成為高校管理部門在校園規(guī)劃、建設(shè)和管理中所面臨的主要任務(wù)之一。目前，各大院校都要面對各種基礎(chǔ)設(shè)施的不斷老化，為學(xué)校提供可靠、穩(wěn)定、安全的電力保障而設(shè)計的變配電站也必然要進行升級。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，傳統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)與設(shè)備已不能適應(yīng)目前高校的管理需求，采取先進的設(shè)施，科學(xué)有效的管理手段，對其進行科學(xué)的管理和維護，就顯得十分必要。

2概述

某大學(xué)變配電室總?cè)萘?0000 kVA，包括4座2500 kVA變壓器、13個高壓柜、3個直流屏、10個低壓電容器柜、60個低壓柜、60個低壓柜，承擔(dān)了校園內(nèi)14萬平方米的教學(xué)、辦公、科研實驗及生活服務(wù)設(shè)施的電力變配電保障。保障以上變電系統(tǒng)的安全可靠運行是各物流企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，所以在電力調(diào)度中引入配電網(wǎng)智能化管理是提高其運行安全可靠的現(xiàn)實途徑。變電所設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制、測量、調(diào)整、報警、監(jiān)控等多項工作，可以實時了解變電站設(shè)備的工作狀態(tài)，并對其進行操作。

3電力監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)

3.1實現(xiàn)原則

實現(xiàn)對配電自動化的統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和配置上充分考慮了配電網(wǎng)智能控制的需要，既滿足了變電站的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)指標，又實現(xiàn)了對配電自動化的遠程實時監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的共享，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的互聯(lián)，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、兼容性和擴展性。

電力監(jiān)測系統(tǒng)分為局域型和因特網(wǎng)兩種。針對某大學(xué)的特點，提出了一種以本地為背景的智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用專業(yè)的組態(tài)軟件，并以分層、開放的方式實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫的管理，并與視窗操作系統(tǒng)相匹配。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校智能電表、空調(diào)、 PLC、水表、燃氣表、熱量/冷量表等儀表的遠程集中、遙控，并可按實際情況分階段、分項實施。

該系統(tǒng)的主要特點是現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)通訊。通過485屏蔽線進行現(xiàn)場通訊，以確保系統(tǒng)通訊的抗干擾性及信息交換速率，同時為上級管理系統(tǒng)預(yù)留通訊接口，實現(xiàn)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸與共享，從而實現(xiàn)多個系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、兼容性和擴展性都得到了增強。在視窗操作系統(tǒng)上，根據(jù)標準的傳送規(guī)則，完成設(shè)備和軟件的數(shù)據(jù)傳送[2]

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

管理系統(tǒng)為三層架構(gòu)，分層分布式。一體化、模塊化的應(yīng)用功能、靈活的系統(tǒng)配置、開放式的軟硬件平臺、豐富的通信接口協(xié)議。

3.2.1設(shè)備間隔層

本系統(tǒng)包括配電系統(tǒng)中高壓設(shè)備的終端數(shù)據(jù)采集與管理，包括：多功能電力儀表、高壓綜保（擴展空調(diào)控制器、遠傳水表、遠傳燃氣表、熱計量流量計等）。根據(jù)高、低壓電器的種類和箱體的構(gòu)造，將它們分別裝在不同的高、低壓開關(guān)柜內(nèi)，可以獨立地監(jiān)控隔離層，并對各種斷路器進行控制。在隔離層中，終端數(shù)據(jù)采集與管理裝置可以對諸如高壓、高壓等設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，并在通訊管理機上發(fā)送和接受運行命令，從而實現(xiàn)對設(shè)備的控制。

3.2.2通信層

通訊層是將終端數(shù)據(jù)收集裝置和上層管理裝置之間的信息橋梁，它可以通過協(xié)議的變換來實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，從而使裝置與高速網(wǎng)絡(luò)之間的實時通訊。主要有：通信機柜，通信管理機，關(guān)電源，以太網(wǎng)交換機，以及各種通信介質(zhì)（屏蔽雙絞線，網(wǎng)線）。

3.2.3控制層

管理主機：對所控制的各種設(shè)備進行集中管理，通過圖形、圖表、圖標等多種形式，對各種設(shè)備進行實時監(jiān)測、報警、遠程控制、能耗數(shù)據(jù)分析等。

控制層包括監(jiān)控主機、通信管理機、操作臺、打印機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。該系統(tǒng)具有擴展的功能，可以與集控中心、上級調(diào)度通信?？刂茖硬捎镁植繄D象工作站（或 Internet GIS）進行系統(tǒng)的統(tǒng)一管理，為用戶提供人機交互界面，集中管理所需的所有本地設(shè)備，并實時反饋監(jiān)測信息，完成配電實時監(jiān)測和報警、配電回路智能設(shè)備的遠程控制、能耗數(shù)據(jù)分析等功能。

控制層主要由管理系統(tǒng)軟件，圖形工作站，顯示器等外部設(shè)備組成.

3.3設(shè)備間隔層的終端數(shù)據(jù)采集管理設(shè)備及實現(xiàn)功能詳述

高壓柜：采用微型計算機保護和控制設(shè)備，型號RNP800，采集信號：三相電壓，三相電流，有功，無功，頻率，開關(guān)狀態(tài)，報警信號等。主要功能：斷開器分，合閘報警，快速動作跳閘，過電流動作跳閘，溫度過高，溫度過高，短路等；如果存在的話，則接地刀閘信號；手推車操作位置（測試位置，操作位置）；斷路器位置信號（如果有測試位置，操作位置）；機械彈簧能量存儲信號；實時電壓電流曲線，歷史曲線分析，通信故障報警，綜合保護設(shè)備故障報警，現(xiàn)場遠程信號。

另外配有高壓柜功率多用測控儀器，型號PD1134E，共11個，主要采集故障信息、報警信息、電源參數(shù)信息。功能：對高壓柜進行實時監(jiān)控，記錄、開、合、告警、報告。

變壓器：采集設(shè)備為BWDK-Q201型溫控器，采集數(shù)4個，采集內(nèi)容： A, B, C，鐵芯線圈實時溫度，變壓器門狀態(tài)，報警信號燈。功能： A、 B、 C鐵芯線圈的實時溫度、變壓器的開關(guān)機、風(fēng)機的啟動、超溫報警、跳閘等功能。

低壓箱：采集設(shè)備為PD1134E功率多用測量控制儀器，數(shù)據(jù)采集：65個，數(shù)據(jù)采集：三相電壓，三相電流，有功，無功，頻率，電度，分合閘等。實現(xiàn)：對所有低壓柜的電能進行實時監(jiān)控；數(shù)據(jù)實時曲線，歷史曲線分析，開閉報警信號，報告.

直流屏：采集設(shè)備為ZJK01-IA/G型直流電力監(jiān)測設(shè)備。主要內(nèi)容：電源電壓，充電電流，控制母電壓，合母電壓，放電電流，母線絕緣接地，異常報警。主要功能：電源電壓、電流監(jiān)控；控母電壓，合母電壓監(jiān)控，實時監(jiān)控負荷電流；現(xiàn)場監(jiān)控母線的絕緣接地狀況；對充電馬達的工作狀況進行實時監(jiān)控；直流屏的運行狀況：浮充、均充；故障報警、實時監(jiān)控等.

3.3.1保護測控裝置RNP800功能詳述

三段時間限過流保護、過流后加速保護（可由復(fù)壓判據(jù)控制）、過負荷保護、過負荷報警、充電保護、反時限過流保護、兩段低壓保護、過壓保護、低周減載、三相多次重合閘、偷跳重合（也就是不相重合）、零序過壓告警、三段零序過流保護（可接受零序電壓閉鎖）、零序后加速、零序過流告警、低壓兩段零序過流保護、獨立接地選線功能、 PT斷線、 CT斷線、控制回路斷線、裝置失電報警、合閘可檢同期、檢線路無壓、檢母線無壓或不檢、5路非電量保護（重瓦斯、輕瓦斯、高溫跳閘、高溫告警、壓力釋放）、4路非電量控制、故障、告警、閉鎖、重合閘等事件記錄、兩套保護定值及保護投退、故障錄波。

遠距離測量：各種電壓，各種電流，各種有功，各種無功功率，功率因數(shù)，頻率，線路側(cè)同期電壓頻率，有功電度，無功電度，溫度，基波及各種次諧波。具有遙信量、遙控量、定時功能、數(shù)據(jù)斷電保護功能。

3.3.2電力多功能測控儀表AE+201功能詳述

遠程測量：各種常見的功率參數(shù)，如電壓、有功、無功、頻率、功率因數(shù)等。對低壓出線回路分合閘狀態(tài)、歷史曲線采樣、對低壓柜出線回路進行統(tǒng)計、計算、統(tǒng)計、分合閘信息、故障和報警信息；每日、月、年用電量，可根據(jù)需要自行編制歷史資料及報告。

遙信：至少6個。遠程控制：斷路器控制開關(guān)的工作。諧波分析：提供1~13次電壓電流的比值。

3.4后臺監(jiān)控系統(tǒng)基本功能實現(xiàn)

軟件內(nèi)容包括：應(yīng)用軟件（某型－3000計算機監(jiān)控系統(tǒng)）、操作系統(tǒng)、SCADA軟件、圖形顯示軟件、打印制表軟件、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信軟件、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、繪圖軟件、與保護及智能設(shè)備的接口通信軟件。

3.4.1遙控功能

該系統(tǒng)采用實時數(shù)據(jù)庫作為主控和被控設(shè)備的連接點，而實時數(shù)據(jù)庫則是由各個被控設(shè)備組成的控制指令區(qū)域，將各類運行控制指令寫入到實時數(shù)據(jù)庫中，并由通訊控制器完成。

3.4.2遙信功能

遙信分分為兩類：一是定位狀態(tài)的遙信，二是保護。位置遙信包括各種開關(guān)、刀閘、分狀態(tài)、開關(guān)手車操作、測試位置狀態(tài)、變壓器分接開關(guān)位置、溫度檢測設(shè)備的極限位置等。防護信號可分為兩類：一類是事故型，二是預(yù)警型。故障信號是設(shè)備斷電、停機的信號，而預(yù)警信號是不會對設(shè)備的持續(xù)操作造成任何影響的。在常規(guī)遙信傳輸中，系統(tǒng)對故障和遙信變位信號進行了優(yōu)先處理。

3.4.3禁止或強制處理

由于暫時無法準確地反映出實際狀況的遙信點，可以執(zhí)行操縱指令，人工設(shè)置遙信點的狀況，或者禁止收集遙信點。將數(shù)據(jù)點人工設(shè)定和禁止采集的狀態(tài)記錄在資料庫中，并以不對應(yīng)的色彩標示在主線路圖上。

3.4.4遠程測量函數(shù)

變電室中的三相電壓、三相電壓、三相電流、有功、無功、有功、無功、 COSj、功率因數(shù)、頻率、直流屏遙測、變壓器溫度等參數(shù)，全部傳輸至管理主機。

主接線圖可以顯示以上各項參數(shù)，并能實時更新資料，若有參數(shù)遙測超過極限，主機會發(fā)出警報，系統(tǒng)屏幕會有一個報警窗口，并用不同的顏色進行區(qū)分，遙測恢復(fù)后，避免提示，同時進行色彩還原，以上的處理都會被記錄在系統(tǒng)的歷史中。

3.4.5授權(quán)管理

管理主機是一個管理運行的平臺，它可以設(shè)置對各個運行的權(quán)限進行管理和控制，并設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限。

3.4.6信息的處理和顯示

測控儀器、測控儀器將各類測量儀器的各項數(shù)據(jù)及時反饋給管理主機，以達到對各類測控設(shè)備的實時監(jiān)測。元器件、字符、圖形等可以與“虛擬遙信/虛擬遙測”信號相聯(lián)系。例如：遙信量狀態(tài)、遙測數(shù)據(jù)值、通信狀態(tài)等。

3.4.7警報

各種報警方法，如燈光、文字、電訊、打印、模擬盤等，可以單獨或結(jié)合報警，報警可以在控制層和間隔層同時進行，并能根據(jù)管理員的工作范圍進行報警。同時，還可以分為預(yù)警和意外報警兩種類型，并可按需要進行語音報警。

3.4.8意外事件

故障發(fā)生后，故障信息窗口會自動彈出，包含故障發(fā)生地點、故障對象、故障性質(zhì)、故障時間和故障數(shù)據(jù)，例如短路電流等。屏幕上出現(xiàn)故障的儀器會自動閃爍，然后按下返回按鈕，就會停止閃爍。

3.4.9預(yù)覽

當(dāng)發(fā)生設(shè)備發(fā)生故障時，管理主控屏幕會顯示特定的信息，包括對象、性質(zhì)、發(fā)生時間和有關(guān)的預(yù)報資料，例如越限電壓、單相接地等。

3.4.10參數(shù)的處理

管理主機接收來自于測控設(shè)備和儀器的參數(shù)，并進行運算，并將其存入管理主機的分類資料庫。

3.4.11資料存檔及統(tǒng)計報告函數(shù)

該系統(tǒng)的管理系統(tǒng)設(shè)置了一個報告管理平臺，將上面的參數(shù)數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)和報警信息全部記錄下來，可以在任何時候進行查詢和分析；本系統(tǒng)采用報表產(chǎn)生功能，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求自動產(chǎn)生各類報表：日報表、月報表、年度報表，并包含電流、電壓、功率、頻率、電度等多種代數(shù)運算的數(shù)值。各種報表都可以打印。

3.4.12意外事件回顧

該系統(tǒng)具有實時跟蹤、分析、處理、切換和仿真等功能，并可按類別查詢、分析、打印等功能。

3.4.13錯誤的資料

在需要防護裝置制訂的防護事故分段動作時，應(yīng)及時地將事故發(fā)生的時間、原因和相應(yīng)的模擬量、開關(guān)量的狀態(tài)信息進行記錄。

3.4.14失敗的記錄

該系統(tǒng)包括一套設(shè)備管理程序，用于監(jiān)視該設(shè)備的工作狀態(tài)和由該設(shè)備發(fā)送的被控制目標的工作狀態(tài)，以及該設(shè)備在操作過程中發(fā)生的不正常狀況或事故的記錄。記錄發(fā)生故障的設(shè)備名稱，編號，故障原因，故障發(fā)生的時間，以及有關(guān)的狀態(tài)。

3.4.15記錄管理

全記錄，事故記錄，異常記錄，事故跳閘記錄，操作記錄，維護記錄。本系統(tǒng)既支持手工記錄，又能有效地防止人為的人為記錄。

3.4.16信息的印刷特性

所有的操作，警報，報告信息都可以按要求打?。▓D形打印，報告打印，事件打?。?/p>

3.4.17查詢資料

通過設(shè)置設(shè)備或時間，對各類實時歷史數(shù)據(jù)進行查詢，可按時間區(qū)間、系統(tǒng)類別、報警級別、間隔方式等進行查詢。還可以按變量列表，數(shù)據(jù)數(shù)值，曲線，模擬圖，日志事件，裝置報告事件，錄播故障記錄，事故回顧記錄。本系統(tǒng)可根據(jù)不同的類型進行分類查詢。

3.4.18自我診斷的自我修正

管理系統(tǒng)的服務(wù)器可以互相進行熱備份，并且可以進行故障的自我診斷。該系統(tǒng)有一個程序管理員，它可以對整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，在某些功能模塊的操作中出現(xiàn)了故障，可以重新設(shè)置。該系統(tǒng)將故障報警信息和故障信息錄入到系統(tǒng)中，并可以在故障查詢窗口進行查詢，并能及時打印出來。

3.4.19閉環(huán)運行

可設(shè)定操作管理權(quán)限，只需正確地輸入操作與監(jiān)視兩種口令及正確號碼后，才能進行操作控制、數(shù)據(jù)修改、資料紀錄。

4安科瑞電力監(jiān)控解決方案

4.1概述

針對用戶變電站(一般35kV及以下電壓等級)，由微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、弧光保護裝置等設(shè)備組成一體化自動綜合監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)變電站、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、分路站、變電站和配電室。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化、無人值守的要求，針對35kV及以下電壓水平，開發(fā)的一套分級分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)是采用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的配置系統(tǒng)，適用于電壓等級為35 kv及以下的城市電網(wǎng)、農(nóng)村變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的全面控制和管理。能夠滿足無人值班或少數(shù)人值班的需求，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

4.2應(yīng)用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標準網(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。

4.4系統(tǒng)功能

（1）實時監(jiān)測：直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。

（2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

（3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

（4）運行報表：查詢各回路或設(shè)備指定時間的運行參數(shù)。

（5）實時告警：具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

（6）歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

（7）電能統(tǒng)計報表：系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。

（8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

（9）網(wǎng)絡(luò)拓撲圖：支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（10）電能質(zhì)量監(jiān)測：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。

（11）遙控功能：可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠程遙控操作。

（12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

（13）事故追憶：可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。

（14）Web訪問：展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

（15）APP訪問：設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

5結(jié)語

通過對某高校配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造，實現(xiàn)了變電站和配電監(jiān)控的自動化管理。通過本次升級，達到了預(yù)期的目標，實現(xiàn)了校園配電室各高低壓電路的數(shù)據(jù)集成和監(jiān)控，實時監(jiān)控供配電的電源參數(shù)和運行狀態(tài)，確保供配電安全、連續(xù)、穩(wěn)定運行。同時能及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，杜絕停電，實現(xiàn)無人值守，為教學(xué)科研用電安全運行維護保駕護航。隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G時代的到來，新技術(shù)、新設(shè)備的升級日新月異。總結(jié)某高校電力監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)實施情況，目的是為了更好地提高高校的后勤管理水平和工作效率，滿足教學(xué)和科研的需要。

參考文獻

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作者簡介

張培，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。