安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電力監(jiān)控系統(tǒng)是工業(yè)以太網的典型應用，可以通過實時監(jiān)測控制設備輔助電子廠房管控電力資源供應系統(tǒng)，具有通信速度快、可擴展性強、兼容性強等優(yōu)良特點。文章以電子廠房的電力監(jiān)控系統(tǒng)為核心，闡述了電子廠房的電力監(jiān)控系 統(tǒng)設計項目，剖析了電子廠房的電力監(jiān)控系統(tǒng)設計技術，并對電子廠房的電力監(jiān)控系統(tǒng)設計過程進行了進一步分析。 

關鍵詞：電子廠房；電力監(jiān)控系統(tǒng)；多線程采集

0引言

近幾年，電子廠房對電力資源供應系統(tǒng)的可靠性、安全性、連續(xù)性提出了更高的要求，電子廠房電力系統(tǒng)管理也邁 入了信息化、集中化階段。根據電子廠房的生產管理要求，在 廠房電力資源供應系統(tǒng)中設計、安裝電力監(jiān)控系統(tǒng)，已成為 解決電力企業(yè)在電力系統(tǒng)平穩(wěn)應用方面的基本需求問題、擺脫窘迫境遇的必然舉措。

1電力監(jiān)控系統(tǒng)在電子廠房中的應用設計

電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)項目主體為一個變電所,負責對變電所內0.4kV、10. OkV配電系統(tǒng)中的電力能源進行管控。 即在廠房監(jiān)控系統(tǒng)的輔助下，完成變電所運行管理以及對廠 房物業(yè)、配電維護作業(yè)。電力能源配置模塊主要能源耗費回 路測量任務的完成主要通過對照工礦企業(yè)、電力系統(tǒng)、公共 設施、智能設備的電力能源監(jiān)控需求,進行以ACR系列多功 能電能表為基本單元的網絡電力儀表的設計，需要具備有 功功率、三相電壓、頻率、無功功率、電流、無功電度、功率因 數、有功電度等常規(guī)電路參數測量功能。同時經具有兩路光電 隔離開關量的輸入節(jié)點，配合智能斷路器，實現斷路器的遙信操控。

2電子廠房的電力監(jiān)控系統(tǒng)設計用技術 

2.1多線程采集技術

多線程數據采集技術主要是面向大量用戶，利用多線程機制進行數據實時釆集，可提高系統(tǒng)資源利用率、執(zhí)行效率, 彌補簡單輪詢法的應用缺陷。電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)的數據 釆集層主要涉及了電力數據采集主線程、線程、數據釆 集線程三個線程。其中電力數據釆集主線程主要是通過數據庫讀取電力黑匣子IP地址（Internet Protocol Address,網際協議地址）、序列號、端口等配置信息后存入內存,同時創(chuàng)建數據釆集、線程，并將遠程開關控制、配置文件讀寫等 定義在主線程內；線程主要是根據電網IP地址資源緊缺導致的數據節(jié)點網絡地址不穩(wěn)現狀，以上位機、黑匣子間 數據傳輸協議為主導，以黑匣子重啟時刻為本級序列號發(fā)送依據，直至接收到上位機確認信息為止；數據釆集線程主要是遠程向電力黑匣子請求實時數據。即在定義數據釆集 子線程力度的前提下，經多線程管理器，將配置信息列表劃分為長度與釆集力度一致的若干個子列表。逐次類推，直至完成對全部數據的一次性釆集。

2.2狀態(tài)診斷技術

電力狀態(tài)診斷技術主要是以輸電線路、變壓器等電力元器件故障實時診斷為目標，將電力系統(tǒng)的狀態(tài)劃分為檢查、 正常、緊急、注意幾個等級，允許相應權限等級內管理者對整體狀態(tài)進行監(jiān)測并査看系統(tǒng)具體細節(jié)。同時依據系統(tǒng)指數化描述的思想,通過品質指數（功率因數、頻率、電壓波形畸變 率等）、安全指數（過電流、變壓器溫度、漏泄電流、過電壓、高 壓線路溫度等）、綜合指數（能源、安全、品質加權計算）、能源 指數（平均功率因數、使用電力量、無效電力損失、變壓器損 失等）的分析，判定每一項電力指數是否位于正常區(qū)間內。

3電子廠房的電力監(jiān)控系統(tǒng)設計過程

3.1電力監(jiān)控系統(tǒng)總體結構

在電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)結構設計時,主要釆用分層模塊化思想，設計含系統(tǒng)應用層（權限管理、電子地圖、報警現況、客戶管理、環(huán)境設置、分析預測、日常運轉）、用戶接入層（平臺服務、客戶服務）、物理層（電力黑匣子）、數據釆集層 （通信連接*消息訪問-數據釆集）的軟件體系結構同時根據業(yè)務對象之間的關聯程度,遵循*'高內聚合、低度耦合" 的理念，將電力監(jiān)控系統(tǒng)劃分為若干個耦合度低、結構清晰 的子模塊，降低后期維護管理難度。比如，數據釆集層可以通 過通信連接模塊與電力黑匣子進行通信連接的構建,而消息訪問封裝則可以與電力黑匣子之間進行信息交互。

圖1電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)結構

3.2電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)功能主要包括電量遙測、參數抄表、歷史查詢、遙信報警幾個部分其中電量遙測主要根據低壓配電二次圖,遠端測量電流、頻率、電能、功率、三相電 壓、功率因數等電參量，同時根據配出回路的三相電流，實時 顯示開關合閘運行狀態(tài)、分閘運行狀態(tài)、通信故障報警以及 斷路器變位報警信號，以便廠房管理者可以第一時間發(fā)現并解決故障。參數抄表主要是以低壓各出線回路電參數為對象，在其進線時，進行任何時刻的三相電流、變壓器溫度、有功電度、有功功率數值査詢。同時將回路名稱與數據庫關聯,便于數據導出、名稱更改及報表打印。歷史查詢主要是選擇任意時間段,對電度累計數值進行 査詢。遙信報警主要是在監(jiān)控低壓各出線回路開關運行狀態(tài)、 負載進線監(jiān)控的過程中，以負載越限、開關變位為指標，弾出 含具體報警位置、聲音的報警界面。對于負載越限而言，廠房管理者可以根據現有權限,査詢歷史記錄，進行相關數值的自由設置。具體如表1所示。

3. 3電力監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務數據庫

考慮到電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)后期維護開發(fā)需要，可以在構件化設計思想的指導下，單獨開發(fā)具有較高相關性的軟件構件，并在各構件間設置接口，便于同步調用図。電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括客戶信息管理（定義客戶、信息査詢、客戶維護）、報警管理（報警、歷史査詢）、診斷管理（自我診 斷、電力狀態(tài)診斷）、日常運轉（實時監(jiān)控、系統(tǒng)圖）、黑匣子通 信管理（配置數據讀寫、采集、交互）、設備管理（虛擬儀表定 義、查詢）、數據處理（報警計算、數據解析、電力狀態(tài)解析）、通訊連接（上位機、下位機無線通信）、標準信息管理（參數標 準、指數標準定義及管理）、管理員維護、文件服務（配置文件 解析、功能更新）等幾個業(yè)務構件。各業(yè)務構件之間存在一定 業(yè)務關聯，但關聯程度具有較大差異。其中數據處理模塊與其他業(yè)務構件具有最多關聯關系，是核心構件，可以保障系統(tǒng)應用展示層中電力數據的基本來源一定。

根據電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)現有業(yè)務構件間依賴關系，可以初步確定系統(tǒng)的基本數據表，經過編碼后，可以形成完 整的數據庫。比如黑匣子數據表、客戶數據表等代表電力系 統(tǒng)中物理設備的數據表，可以展示電力設備間交互干系，存 儲相關配置信息、電力設備基本信息；而系統(tǒng)圖、實時數據表 則用于存儲系統(tǒng)中經過計算、分析、處理的電力信息,為報表 預測提供依據。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

4.1概述

針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現了變電、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、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2應用場所

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

4.3系統(tǒng)架構

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環(huán)網網絡結構，根據用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

5.系統(tǒng)功能

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

5.2 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。

5.3 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

 5.4 運行報表：查詢各回路或設備zhiding時間的運行參數。

5.5 實時告警：具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

 5.6 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。

 5.7 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各配電節(jié)點的用電情況。

 5.8 用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

 5.9 網絡拓撲圖：支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構。

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

  5.12 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。

5.13 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。

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

5.15 APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

6.系統(tǒng)硬件配置

7總結

電力監(jiān)控系統(tǒng)是電子廠房電力資源管理的主要工具之 一,可以依靠現場監(jiān)控儀器實時面向電力回路收集數據,為 電子廠房的連續(xù)平穩(wěn)、可靠運行提供支持。因此，技術人員應 依據電子廠房平面分布，從低壓配電線路、高壓配電線路、 UPS系統(tǒng)等方面,進行監(jiān)控模塊的規(guī)劃及構件關聯方式的選 擇。隨后依據配電屏組成，結合現場監(jiān)控要求，確定最終通信 方案，為電力系統(tǒng)信息的集中管理提供支持。

參考文獻

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