【摘要】：基于大型電廠分層分布式電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際情況，介紹了電廠電能管理系統(tǒng)的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能，探討了開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)，實(shí)際證明系統(tǒng)通用性強(qiáng)、開放性好、可維護(hù)性好。

【關(guān)鍵詞】：電能管理；開關(guān)狀態(tài)；在線監(jiān)控；

前言

 近年來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，電力供應(yīng)缺口增加，導(dǎo)致新一輪電力建設(shè)高峰。隨著西電東送、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、三峽水利工程等大型工程的發(fā)展，裝機(jī)容量穩(wěn)步增長(zhǎng)，輸電容量進(jìn)一步增加；另一方面，實(shí)現(xiàn)工廠網(wǎng)絡(luò)的分離，使電廠面臨來自其他地區(qū)大型電力公司的競(jìng)爭(zhēng)壓力，電廠設(shè)備管理水平是保持競(jìng)爭(zhēng)力的必要條件。電力管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)提高了電廠電力管理的效率，提高了供電質(zhì)量，節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力。其持續(xù)改進(jìn)是確保競(jìng)爭(zhēng)力的硬件基礎(chǔ)。特別是在設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控中，利用整個(gè)設(shè)備或設(shè)備的一些關(guān)鍵部件的壽命特征，開發(fā)應(yīng)用具有特殊用途的系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)，使維護(hù)只安排在必要時(shí)，及時(shí)維護(hù)可有效避免設(shè)備故障造成的意外停電，縮短停電時(shí)間，降低維護(hù)成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，避免維護(hù)疏忽造成的故障。

一系統(tǒng)開發(fā)和平臺(tái)

 電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)是基于西屋Powernet電能管理程序開發(fā)軟件推出的。系統(tǒng)操作平臺(tái)可以建立在MicrosoftWindowsnt/2000/XP操作系統(tǒng)平臺(tái)上。開放式TCP/IP結(jié)構(gòu)發(fā)電廠現(xiàn)有的工廠局域網(wǎng)也可以作為電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)的中心。系統(tǒng)的圖形界面采用開放可擴(kuò)展的人機(jī)界面Intouch軟件，允許用戶創(chuàng)建復(fù)雜強(qiáng)大的操作員界面顯示。同時(shí)，其分布式報(bào)警子系統(tǒng)通過MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫(kù)，大大提高了信息質(zhì)量系統(tǒng)。

二系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)按功能分為設(shè)備層和管理層。網(wǎng)絡(luò)連接通過通信介質(zhì)建立，微機(jī)綜合測(cè)控和繼電保護(hù)單元分散在被控設(shè)備的對(duì)象中。所有控制、保護(hù)、測(cè)量、報(bào)警等信號(hào)在當(dāng)?shù)貑卧D(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)后，通過現(xiàn)場(chǎng)通信總線傳輸?shù)街骺厥?，?dāng)?shù)貑卧嗷オ?dú)立，不相互影響。

1設(shè)備層

 設(shè)備層是由微機(jī)綜合測(cè)控和繼電保護(hù)單元組成的INCOM總線數(shù)據(jù)采集層。各功能單元分別實(shí)現(xiàn)開關(guān)配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電源收集、存儲(chǔ)、上傳、保護(hù)等功能。各功能單元通過現(xiàn)場(chǎng)通信總線連接，總線采用射頻調(diào)節(jié)傳輸?shù)腎NNCOM專業(yè)工業(yè)通信協(xié)議。通信介質(zhì)為普通屏蔽雙絞線通信電纜，接線無電壓極性。由于INCOM協(xié)議采用高頻信號(hào)，抗干擾能力優(yōu)于傳統(tǒng)的RS-485RS-422傳輸系統(tǒng)，單通信電纜有效傳輸距離3048m，可與電源、控制電纜敷設(shè)，無特殊電纜通道，大大降低了干擾、衰減等因素造成的網(wǎng)絡(luò)工作成本和錯(cuò)誤代碼的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)通信總線直接進(jìn)入管理層的通信主機(jī)，并與監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。設(shè)備層的功能單元除了現(xiàn)場(chǎng)總線的通信方式外，還可以通過以太網(wǎng)的通信接口直接連接到上層的局域網(wǎng)，并與網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

2管理層

 管理層是所有設(shè)備監(jiān)控、測(cè)量、控制和管理的中心。它由通信主機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)和TCP/IP協(xié)議局域網(wǎng)組成。它包括一個(gè)以遠(yuǎn)程電能監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)控為核心的開放和可視化操作平臺(tái)。設(shè)備監(jiān)控采用Intouch圖形軟件環(huán)境，為監(jiān)控系統(tǒng)提供良好直觀的人機(jī)界面，支持用戶開發(fā)定制圖形視圖；根據(jù)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)信息和不同用戶的個(gè)性化要求，動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；數(shù)據(jù)訪問功能擴(kuò)展到外部元件/系統(tǒng)、歷史事件處理報(bào)警記錄和報(bào)告分析工具。

三系統(tǒng)功能

1能耗監(jiān)測(cè)

 系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)整個(gè)工廠的電力負(fù)荷，收集各電氣設(shè)備的電力參數(shù)，為用戶提供相應(yīng)的負(fù)荷分析曲線。除電能參數(shù)外，其他電量，如電流電壓、頻率功率因數(shù)、大值、小值、諧波等，可實(shí)時(shí)上傳到監(jiān)控中心進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，大大降低了傳統(tǒng)抄表和分析的工作量。

2電能質(zhì)量分析

 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)中反映電能質(zhì)量的參數(shù)，如電壓、諧波和功率因數(shù)，并及時(shí)報(bào)警即將出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

3運(yùn)行監(jiān)視

 系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可以通過文字、表格、圖像、聲音、光等方式，及時(shí)為值班人員提供配電系統(tǒng)安全監(jiān)控所需的所有信息。例如，用戶的配電系統(tǒng)在管理計(jì)算機(jī)的屏幕上顯示彩色圖形，包括：配電系統(tǒng)的單線圖、配電室的平面布置圖、開關(guān)柜的面板圖等，可以直觀地顯示開關(guān)柜的形狀，并隨時(shí)調(diào)出具體設(shè)備的面板圖進(jìn)行主單元控制。在單線圖狀態(tài)下，可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中設(shè)備的連接、斷開狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，并在報(bào)警時(shí)彈出提示窗口系統(tǒng)配置廠用電高壓斷路器微機(jī)綜合變壓器保護(hù)裝置。電機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)測(cè)量?jī)x器、PT柜微機(jī)測(cè)量?jī)x器，實(shí)現(xiàn)高壓工廠電力系統(tǒng)的保護(hù)和電能測(cè)量；在汽輪機(jī)控制中心和鍋爐控制中心配電盤上安裝微機(jī)測(cè)量?jī)x器，實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量；監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)置在機(jī)組集中控制室，由操作和維護(hù)人員進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控；輸出工廠電力系統(tǒng)的功率電源報(bào)告，通過工廠局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電纜將工廠電力系統(tǒng)的功率數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫姀S計(jì)算機(jī)中心服務(wù)器，瀏覽電力數(shù)據(jù)的功率管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過現(xiàn)場(chǎng)有效的數(shù)據(jù)收集、傳輸和上述靈活的用戶界面，為電廠設(shè)備管理人員提供以下操作監(jiān)控功能：

 根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，通過簡(jiǎn)化配置，顯著提高報(bào)警處理性能，將任何硬件設(shè)備集成到Intouch圖形環(huán)境中，采用分布式報(bào)警子系統(tǒng)，大大提高了信息質(zhì)量。用戶可以zhi定在某些事件或保護(hù)動(dòng)作中自動(dòng)報(bào)警，一般可以設(shè)置在以下情況下：開關(guān)量突變（如保護(hù)跳閘）斷路器位置錯(cuò)誤模擬超過整定值，報(bào)警信息和確認(rèn)狀態(tài)顯示，通過對(duì)話框和易于使用的圖形用戶界面可以輕松實(shí)現(xiàn)報(bào)警配置。

 設(shè)備動(dòng)作事件記錄。系統(tǒng)中的所有動(dòng)作事件，如繼電保護(hù)動(dòng)作、斷路器操作等，都可以自動(dòng)打印并存儲(chǔ)在系統(tǒng)硬盤記憶中。

4開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

 傳統(tǒng)的定期維護(hù)存在試驗(yàn)周期長(zhǎng)、強(qiáng)度大、有效性差等缺點(diǎn)，難以滿足電力系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求。逐步取代定期維護(hù)已成為電力系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維護(hù)的前提是實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)總結(jié)了INCOM總線設(shè)備在線連續(xù)檢測(cè)的相關(guān)開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行特征信息，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)工廠高壓開關(guān)的設(shè)備特點(diǎn)，如累積開關(guān)容量、開關(guān)動(dòng)作次數(shù)、真空度等參數(shù)，通過統(tǒng)計(jì)、分析、顯示和標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表輸出歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)，判斷開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，顯示開關(guān)設(shè)備的絕緣壽命和機(jī)械壽命。專家還可以咨詢狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件包的診斷和分析過程和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的智能診斷，有效避免事故的發(fā)生。

5修改測(cè)控保護(hù)單元的設(shè)定值

 設(shè)備層的測(cè)量?jī)x器或繼電器保護(hù)裝置的設(shè)定值和保護(hù)值可在系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上在線修改，修改后的定值將直接返回相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)。

6故障診斷

 在記錄和顯示這些事件的時(shí)間順序的同時(shí)，系統(tǒng)還可以將故障錄波數(shù)據(jù)和波形反應(yīng)到監(jiān)控屏幕上，為故障的查詢和處理提供便利。

四安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

1概述

 用戶端消耗整個(gè)電網(wǎng)80%的電能。用戶端智能用電管理對(duì)用戶的可靠性、安全性和節(jié)能性具有重要意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀器、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括：先進(jìn)的手表、智能建筑、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等。

 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過細(xì)分和統(tǒng)計(jì)用戶端用電情況，向管理人員或決策層展示直觀的數(shù)據(jù)和圖表，便于找出高能耗點(diǎn)或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2應(yīng)用場(chǎng)所

(1)辦公建筑(商業(yè)辦公、大型公共建筑等)；

(2)商業(yè)建筑(商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等)；

(3)旅游建筑(酒店、酒店、娛樂場(chǎng)所等)；

(4)科教文衛(wèi)建筑(文化、教育、科研、醫(yī)療、體育等)；

(5)通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等)；

(6)交通建筑(機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等)。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

實(shí)時(shí)監(jiān)控；電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表；詳細(xì)電參量查詢；運(yùn)行報(bào)表；變壓器運(yùn)行監(jiān)控實(shí)時(shí)報(bào)警；歷史事件查詢；

電能質(zhì)量監(jiān)控；遙控操作；用戶權(quán)限管理；通信狀態(tài)圖；視頻監(jiān)控；用戶報(bào)告；APP支持；

5系統(tǒng)硬件配置清單

五結(jié)語(yǔ)

 電廠電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確地反映了電廠輔助設(shè)備的運(yùn)行信息和開關(guān)狀態(tài)。隨著分層分布式電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的不斷成熟，系統(tǒng)簡(jiǎn)化了檢測(cè)單元的模塊化、接線和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使電廠能夠更合理地安排維護(hù)，減少有針對(duì)性的停電試驗(yàn)，提高管理效率，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王暉,發(fā)電廠電能管理及開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),2014,12

[2]趙冬梅,張東英分層分布式電網(wǎng)故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電力,2001,(3):41 -46

[3] 賈青.分布式自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu) [J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制,2001,(1):7 - 10

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2022.05版