浅析智能化变配电监控系统在电站中的应用

变配电监控系统 一．
概述
变配电监控系统是针对供配电系统中的变配电环节，利用现代计算机控制技术、通信技术和网络技术等，采用抗干扰能力强的通讯设备及智能电力仪表，经电力监控管理软件组态，实现的系统的监控和管理。
采用变配电监控系统进行监测管理，可连接智能电力监控仪表、带有智能接口的低压断路器、中压综合保护继电器、变压器、直流屏等，实现遥控、遥测、遥信功能，对系统各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，可完整地掌握变配电系统的实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理，同时可以使值班管理人员根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度、远控合分闸、躲峰填谷，实现对变配电系统的现代化运行管理。
变配电监控系统具有电气参数实时监测、事故异常报警、事件记录和打印、统计报表的整理和打印、电能量成本管理和负荷监控等综合功能，使设备按最佳工况运行，节约能源。采用智能变配电监控管理系统，使供电系统更安全、合理、经济的运行，提高供配电系统可靠性。适用于中低压变电站、工厂、楼宇、小区的变电、配电系统的监控和管理。

二．
Acrel-2000 变配电监控系统说明
变配电监控系统以 Windows NT/XP 作为操作系统，以大型商用数据库 SQL Server 为基础，采用客户 / 服务器模式及分布式处理等技术，实现智能装置的遥测、遥信、遥控、遥调、遥脉等功能。兼容 TCP/IP 、 IEC60870-5-103 、 MODBUS-RTU 、 SPABUS 、 LONWORK 、 CANBUS 、 PROFIBUS 等通讯规约。变配电监控系统按结构和功能可分为三个层次：站控管理层、网络通讯层、现场设备层。
下图是一个典型的变配电监控系统图。

各网络多功能仪表通过屏蔽双绞线 RS485 接口 ，采用 MODBUS 通讯协议总线型连接 接入通讯服务器，然后通过五类线 TCP/IP 协议 进入工业交换机，然后通过光缆到达监控主机。
1 ） 间隔层由智能测量仪表单元组成，这里采用的上海安科瑞电气股份有限公司生产的 ACR 网络多功能电力监控仪表 。系统网络分为 8 个网段，每个网段连接仪表个数不超过 20 台。并以总线形式接入站级层主控单元，传输介质采用屏蔽对绞电缆（ STP ） 。主要电量测量和信号采集并与主控单元进行通信等功能。
2 ） 站级层由通讯子站构成（即通讯服务器），主要是作为本站间隔层设备采集电力系统数据的处理、储存、调配以及通信协议的转换，并接入网络层，将本站经处理的数据上传和接受网络层下传的设定参数或控制信号等指令。
3 ） 网络层采用工业网络交换机，将从现场仪表采集到的各种信号上传到上位主机。网络层传输层协议采用 TCP/IP 。

三．
Acrel-2000 变配电监控系统总体技术指标
◇ 重要遥测更新周期：＜ 2S
◇ 一般遥测更新周期：＜ 3S
◇ 事故时遥信变位传送时间： ≤1S
◇ 事故推画面时间：＜ 2S
◇ 遥信变位：＜ 1S
◇ 调用画面响应时间： 1S~3S
◇ 事件记录正确率： ≥99.9%
◇ 遥信正确率： 100%
◇ 遥控正确率： 100%
◇ 遥调正确率： 100%
◇ 遥测正确率： ≥99.9%
◇ 海拔高度： ≤4000m
◇ 工作环境温度范围： -20 ℃ ~+65℃
◇ 存储环境温度范围： -40 ℃ ~+85℃
◇ 相对温度： ≤95% （ 25 ℃ ）
◇ 在实时数据库容量支持到 10000 点基本保持以下系统指标：
◇ 系统使用寿命 ≥10 年
◇ 系统平均无故障时间：系统 MTBF≥30000 小时
◇ CPU 负载： 正常情况下负荷率 ≤15% （任意 5 分钟内平均）
事故情况下负荷率 ≤35% （任意 1 分钟内平均）

四．
Acrel-2000 变配电监控系统功能描述
电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各回路电力参数的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运行状况。
a 、运行信息与保护信息采集
系统采集来自智能测控单元装置送来的参数，所有回路的遥测信号，包括每个回路的实时电能值和各种告警信息等。
b 、人机操作界面
系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。可按照配电所显示配电系统设备状态及相应实时运行参数。
系统软件提供功能齐全的图形编辑软件，用户可以根据实际情况和以往习惯自行定各种图元图形及设备在各种状态下的显示方式。
包括如下功能特征：
全图形方式编辑的图形画面具有多种显示特性，用户可以非常直观、方便地编辑、定位、查看有关信息和内容。
提供画面管理工具，可联想相关调用、重要画面快速调用、画面文件索引选择、事故自动调用画面。
提供多种数值显示手段，数值可用棒图显示、曲线显示，并可根据数值状态和系统状态由用户根据需要和习惯自行定义闪烁、变色及置上特殊符号以便区分包括遥测在内的各种数据的正常、越上限、越下限等情况。
屏幕显示：中文液晶显示，可选择图形颜色、闪烁、动画等手段充分表示工况图及操作画面、配电系统实用参数表格、各类操作票及报表、事故及故障报警显示、测控及保护单元运行工况显示等电力运行状况；画面显示响应时间 1s 。
c 、统计分析、报表、打印
时、日、月、年用电量统计；
用户自定义报表格式和计算方法；
所有报表的定时打印、召唤打印、和事件记录打印；
数据库实时和历史记录保留 2 年以上；
对各电气设备和系统运行参数进行汇总统计，并根据用户要求生成各类报表，包括：
²
分时、日、月、季度和年度报表；
²
各设备参数和最值统计报表；
²
全系统运行统计报表等
²
对于事件记录、报警和数据报表，可设置为定时和根据需要的召唤打印。
d 、历史记录与趋势分析
系统收集各监测控制与管理装置的实时数据并存储在一个开放式数据库中予以保存，系统可保存长时段（多年）的历史记录。系统可以标准和设定文件格式随时调用和打印上述历史数据。
根据历史数据记录可进行各参数的年度、月度和日变化和实时数据趋势分析，进行分类和综合比较分析，为业务流程优化和设备设施使用优化提供依据。
e 、系统安全
本系统软件设置多达几百种密码分区和密级设置，为系统管理员、工程师、值长、一般值班操作人员等提供分级密码，并对所有操作自动进行带时标事件记录，可建立良好的反事故措施。
f 、故障分析与设备维护管理
系统依据带时标的事件记录和波形记录可进行故障和事件的成因分析；另外，系统统计开关等设备的状态参数和累积寿命参数，可据此提出设备维护预告；
g 、保护信息管理
管理保护定值和保护动作信息，提供有关查询。
h 、 WEB 发布功能
通过局域网将中控室中控主机信息进行 WEB 发布，可实现多个管理者同时看到监控主机上的界面，同时根据用户的权限可进行数据的监控、采集、输入等功能。生产部门可以远程输入机器产量，从而在系统中自动计算出单位能耗。
i 、其他功能
其它日常管理，如运行记录及交接班记录管理，设备运行状态、缺陷、维修记录管理、规章制度等。管理功能满足用户要求，适用、方便、资源共享。各种文档能存储、检索、编辑、显示、打印。
j 、系统自诊断功能
本系统软件能在线诊断各软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。
由于本系统设备有冗余配置，当系统发生软、硬件故障时，能自动切换到备用系统设备上运行。

五．
典型的变配电监控系统
a)

Acrel-2000 系列变配电监控系统简介
Acrel-2000 系列变配电监控系统是上海安科瑞电气股份有限公司紧密把握电力系统用户的需求，遵循电力系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的低压配电系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行。
软件界面
数据采集
可采集和处理电力系统常用的各种遥测量、遥信量、脉冲量等。如：遥测量：电压、电流、有功、无功等；遥信量：开关状态、刀闸位置、保护动作信号、事故跳闸总信号、预告信号等；脉冲量：电度量、周波、时间量、设备参数、保护定值等；非电量：温度、压力、湿度、火灾报警、防盗报警等。

报警处理
事件报警：包括开关量报警，模拟量越限报警。当产生报警时，可自动推出报警窗口，列表显示报警信息，在报警窗口中，可完成浏览、筛选、确认等操作；报警产生时，可同时进行声光、语音等报警；可打印报警记录。

趋势曲线图显示
可实现电压、电流、功率等电参数的实时和历史趋势曲线显示，对某一时刻的电参数变化进行查询。

主界面显示
可根据现场的设备安装情况及布局将其用图形界面形象的表示出来，图为低压系统的配电图。
实时报表显示
可进行报表的查询和打印， 包括有三相电流、三相电压，功率因数、等参数的查询和打印。

月抄表数据的查询
显示某个月的电表数据，可进行自定义查询，打印输出。

系统运行状况图
系统开关量、模拟量、脉冲量一览表，记录开关量变位动作次数，系统各保护装置保护投退表、保护定值表、各微机装置内信号表，系统安全运行天数。系统各脉冲电量读取，日、月、年统计一览表等。

显示现场系统设备当前的运行状态及系统运行信息。