某基地电力监控系统设计研究探讨

　　计算机、通讯设备、测控单元是电力监控系统的主要构成部分，其在变配电系统中主要是用来对相关信息进行处理分析，并做好电力方面的检测工作。从本质上说，电力监控属于结构复杂的监控系统，对于变配电监控有着重要的意义。本文以某基地智能化电力监控为案例，对于一些国防基地建设提出供配电系统三遥(遥测、遥信、遥控)需求之后，为提高试验基地供电系统的可靠性和安全性进行系统远程监控，就必须在供配电工程设计中建立可靠的电力监控系统。
　　 1 电力监控系统的特点及结构
　　1.1 特点
　　智能化、模块化是电力监控系统的主要特征，其主要体现在监控系统的软、硬件等方面。具体特点体现在以下几点：①监控系统的智能控制终端、远程智能通讯控制器均是16位微机组装而成，这种系统具有处理速度快、使用性能高的优势。例如，美国某电气控制公司型号QP45，施耐德PM820MG,美国IQ300等都是这类产品;②ICU与CPU并行，采集效果好，系统冗余度高，能够大幅度降低通讯误码率[1];③每个小队系统在运行过程中独立进行，不会对彼此造成过多的干扰，这有利于监控系统的模块化，大大降低了电力工程的资金投入;④电力监控系统能够配备带电插拔，这十分有利于系统的维护。
　　1.2 构成
　　设备所处的位置主要分为现场设备、转化设备、传输设备、管理软件、管理服务器等。按媒质又可以分为硬件和软件，硬件分为监测表计、互感器、A/D转换模块、传输线缆、服务器等，软件分为管理软件、分析软件等。本文按具体功能模块分为控制中心、通信管理机、数据收集设备、以太网、监控软件等几部分。
　　控制中心：操作系统的结构主要组成包括了主控机、显示器、打印机、键盘、UPS电源等，且配置了电源、遥控、指示灯的开关。
　　通信管理机：在综合自动化系统中能直接与现场所有的装置进行通信和数据解析，具有当地存储功能，采集数据可通过各种通讯协议(如CDT、MODBUS、DNP、CAN等)和通讯介质(以太网、RS-232/485等)与监控后台和调度通信，实现后台监控功能;以太网以及数据收集设备：监控表、监控装置、保护装置。一般来说，一个电力监控系统能够包含1024个ICU，这对于系统的扩展是很有帮助的[2];还有监控软件。
　　 2 电力监控运用于供配电设计原理
　　电能作为该基地试验的重要能源，其用电安装量达到300MVA，远期能达到800MVA.现设置一个220kV中心变电站和四座10kV开闭站。给开闭站内的安装容量都在30~60MVA之间，各开闭站的馈出回路都在20~30回路之多，对各回路用电设备的使用状况、运行参数、进行综合监测是智能化用电电网必不可少的，而且也是非常有必要的。
　　2.1 目标
　　(1)完善的配电用电系统管理控制。利用现代测量控制技术和数据处理与通讯技术，在经济合理的成本下实现对用户端包括电源进线到终端用电设备在内的全部配电用电系统设施的管理控制，大幅提高配电用电系统与设施的运行与管理效率，降低运营成本。
　　(2)精益的电能消耗成本管理。建立完善的用户电能消耗数据和管理手段，设施内能耗数据的及时获得和数据的系统性得到保障，丰富全面的数据报表与趋势分析，帮助用户实现降低运行能耗和用电成本的目标。
　　(3)完善合理的系统整合设计。凭借完善合理的回路功能配置，可以实现在合理成本下的用户电气设施整体的信息化，达到对用户电能设施和电能消耗细节和过程的完全掌握，帮助用户实现低成本运营。
　　2.2 原理
　　2.2.1 监测内容
　　(1)测量功能
　　对用电回路的相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数、有功、无功电度等。
　　(2)监视功能
　　电压谐波含量2次至31次谐波和总谐波含量、电流谐波含量2次至31次谐波和总谐波含量、电压峰值系数、电话干扰系数(THFF)、电流K系数、电压不平衡系数、电流不平衡系数、最大值最小值统计等。对某基地的用电负荷。
　2.2.2 开关状态
　　(1)实现步骤
　　1)通过电流互感器、电压互感器将三相电流、零序电流及电压转换成对应的模拟测量信号，经模/数转换电路，由CPU读入各通道数据进行计算与处理，并与各保护参数整定值比较判断供电线路工作状态。若有故障发生，则控制相应的控制逻辑功能[2]。
　　2)通过装置面板上的“就地/远方”选择开关选择回路的控制方式。线路综合管理单元可以通过面板上“合闸”和“跳闸”按键对线路进行控制。在“远方”控制方式下，面板“启动”(“合闸”)和“停止”(“跳闸”)按键操作无效。此时，可以选择装置菜单中的“通讯控制”方式，可分别通过端子输入和通讯对线路进行控制。
　　3)通过输入信号硬接线方式选择就地/远方控制。通过装置的输入端子进行就地/远方控制选择，在“就地”控制方式下，由屏柜上的就地启/停按钮对电动机进行启/停控制或对线路进行跳合闸控制。在“远方”控制方式下，选择装置菜单中的“通讯控制”方式，可分别通过端子输入和通讯对线路进行跳合闸控制。
　　通过总站、子站的电力监控管理系统将现场设备有机的“组合”起来，设备由以太网交换机、微机综合继电保护器、智能开关、智能仪表、智能型测量控制模块、RTU、PLC、各种单元控制器等构成一个整体。系统架构基于C/S的二层或多层网络结构。系统管理层网络按IEEE802.3标准构建标准化的光纤以太网络(Ethernet)平台，采用TCP/IP协议，通过防火墙接入信息集成网构成光纤环网;系统控制层由子站控制系统用以太网转光纤接入大环。现场分站设若干数量的服务器工作站，配置1台OPC服务器将电力监控管理系统集成纳入IBMS，IBMS将作为整个子系统的灾备。此外，工程师主站还设有动态、实时全面反映所有下属的开闭站、变电站运行状况和运行参数的组合显示大屏。现场控制站设静态模拟屏，画面反映变配电系统的主接线形式。
　　3 系统组成
　　某基地新区内内电力监控管理系统是一个相对独立的子系统。共一个220/35/10kV中心变电站， 四个10kV开闭站，近四十个10/0.4kV变配电所，两个柴油发电机房。
　　电力监控系统主要包括电力监控中心、电力监控子站、现场分站三部分，具体示意见图1、图2.
　　电力监控管理系统工程师主站，设在新区的调度中心内。每个开闭站、每个变配电所和每个发电机房组成的变配电系统分别构成一个现场控制站，对本站的所有变、配电设备进行连续不断的实时监控。各现场控制站设数据采集及保护单元和主控单元，主控单元与工作站、服务器通过计算机局域网相联，以实现开闭站、变配电所和发电机房无人值守、集中管理的功能。现场控制站设置一台前端机进行本站的数据采集、处理和通讯，前端机应具有双通道通讯功能，可分别与工程师主站和220kV站集控中心的主监控计算机交换数据和信息，设置安全防火墙。前端机可独立工作，现场运行维护人员自由编程和操作。
　　现场控制站采用多功能表分散配置的方式，将现场多功能仪表、I/O模块、传感器、变送器等现场监控元件安装在开关柜内，工控机及电源装置安装在现场专用的监控柜中，通过通讯总线与配电柜及其它变配电设备相连，然后将采集的所有运行/故障状态信号和运行参数等信息通过通讯网络上传至工程师主站;各现场控制站接收来自工程师主站的远程控制命令，对本变电站相应的配电设备进行控制;本变电站的低压进线出现失电故障时，现场控制站自动进行故障的应急处理。
　　4 结论
　　某基地的电力监控建设有相当的代表性，是现代化营区建设很好的例子。智能供电、用电加大供电质量，让用户放心，使电网运行状况更直观化、数据化，加快了电网信息化建设的步伐，大大节约了人力与物力。
　　减少了电网的维护成本。当发生故障时，监控系统实现各种保护定值的查看、修改、保存、上载、下载、故障记录、报警、数据统计与制表打印等，减少了很大的工作量。
　　电力监控在供配电设计过程中有着重要的作用，但在设计时应结合用户的需求和供电系统的规模，合理配置好电力监控系统，提高供电系统的安全性和可靠性，实现电力的节能增效，实现供配电系统地自动化。