【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)的原理和實現(xiàn)，實際證明系統(tǒng)通用性強、開放性好、可維護性好。

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

前言

 近年來，中國經(jīng)濟發(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、全國聯(lián)網(wǎng)、三峽水利工程等大型工程的發(fā)展，裝機容量穩(wěn)步增長，輸電容量進一步增加；另一方面，實現(xiàn)工廠網(wǎng)絡(luò)的分離，使電廠面臨來自其他地區(qū)大型電力公司的競爭壓力，電廠設(shè)備管理水平是保持競爭力的必要條件。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、物力和財力。其持續(xù)改進是確保競爭力的硬件基礎(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)測設(shè)備狀態(tài)的發(fā)展趨勢，使維護只安排在必要時，及時維護可有效避免設(shè)備故障造成的意外停電，縮短停電時間，降低維護成本，延長設(shè)備使用壽命，避免維護疏忽造成的故障。

一系統(tǒng)開發(fā)和平臺

 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)操作平臺可以建立在MicrosoftWindowsnt/2000/XP操作系統(tǒng)平臺上。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展的人機界面Intouch軟件，允許用戶創(chuàng)建復(fù)雜強大的操作員界面顯示。同時，其分布式報警子系統(tǒng)通過MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫，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，微機綜合測控和繼電保護單元分散在被控設(shè)備的對象中。所有控制、保護、測量、報警等信號在當(dāng)?shù)貑卧D(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號后，通過現(xiàn)場通信總線傳輸?shù)街骺厥遥?dāng)?shù)貑卧嗷オ毩ⅲ幌嗷ビ绊憽?/span>

1設(shè)備層

 設(shè)備層是由微機綜合測控和繼電保護單元組成的INCOM總線數(shù)據(jù)采集層。各功能單元分別實現(xiàn)開關(guān)配電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電源收集、存儲、上傳、保護等功能。各功能單元通過現(xiàn)場通信總線連接，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，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)工作成本和錯誤代碼的風(fēng)險。現(xiàn)場通信總線直接進入管理層的通信主機，并與監(jiān)控計算機進行通信。設(shè)備層的功能單元除了現(xiàn)場總線的通信方式外，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)控計算機進行通信。

2管理層

 管理層是所有設(shè)備監(jiān)控、測量、控制和管理的中心。它由通信主機、現(xiàn)場或遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機和TCP/IP協(xié)議局域網(wǎng)組成。它包括一個以遠(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。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性化要求，動態(tài)顯示設(shè)備的運行狀態(tài)；數(shù)據(jù)訪問功能擴展到外部元件/系統(tǒng)、歷史事件處理報警記錄和報告分析工具。

三系統(tǒng)功能

1能耗監(jiān)測

 系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確統(tǒng)計整個工廠的電力負(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，可實時上傳到監(jiān)控中心進行顯示和存儲數(shù)據(jù)庫，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)實時監(jiān)測配電系統(tǒng)中反映電能質(zhì)量的參數(shù)，如電壓、諧波和功率因數(shù)，并及時報警即將出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。

3運行監(jiān)視

 系統(tǒng)的運行狀態(tài)可以通過文字、表格、圖像、聲音、光等方式，及時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)在管理計算機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，并隨時調(diào)出具體設(shè)備的面板圖進行主單元控制。在單線圖狀態(tài)下，可以實時顯示系統(tǒng)中設(shè)備的連接、斷開狀態(tài)和運行參數(shù)，并在報警時彈出提示窗口系統(tǒng)配置廠用電高壓斷路器微機綜合變壓器保護裝置。電機保護裝置、微機測量儀器、PT柜微機測量儀器，實現(xiàn)高壓工廠電力系統(tǒng)的保護和電能測量；在汽輪機控制中心和鍋爐控制中心配電盤上安裝微機測量儀器，實現(xiàn)電能測量；監(jiān)控計算機設(shè)置在機組集中控制室，由操作和維護人員進行系統(tǒng)監(jiān)控；輸出工廠電力系統(tǒng)的功率電源報告，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計算機中心服務(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)的實際需要，通過簡化配置，顯著提高報警處理性能，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動作中自動報警，一般可以設(shè)置在以下情況下：開關(guān)量突變（如保護跳閘）斷路器位置錯誤模擬超過整定值，報警信息和確認(rèn)狀態(tài)顯示，通過對話框和易于使用的圖形用戶界面可以輕松實現(xiàn)報警配置。

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

4開關(guān)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

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

5修改測控保護單元的設(shè)定值

 設(shè)備層的測量儀器或繼電器保護裝置的設(shè)定值和保護值可在系統(tǒng)監(jiān)控計算機上在線修改，修改后的定值將直接返回相應(yīng)的設(shè)備進行存儲。

6故障診斷

 在記錄和顯示這些事件的時間順序的同時，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

 用戶端消耗整個電網(wǎng)80%的電能。用戶端智能用電管理對用戶的可靠性、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，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內(nèi)容主要包括：先進的手表、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，便于找出高能耗點或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)能，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2應(yīng)用場所

(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、金融機構(gòu)建筑等)；

(3)旅游建筑(酒店、酒店、娛樂場所等)；

(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(機場、車站、碼頭建筑等)。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控；電能統(tǒng)計報表；詳細(xì)電參量查詢；運行報表；變壓器運行監(jiān)控實時報警；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；用戶報告；APP支持；

5系統(tǒng)硬件配置清單

五結(jié)語

 電廠電能管理和開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)控系統(tǒng)及時準(zhǔn)確地反映了電廠輔助設(shè)備的運行信息和開關(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)簡化了檢測單元的模塊化、接線和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使電廠能夠更合理地安排維護，減少有針對性的停電試驗，提高管理效率，獲得更大的經(jīng)濟效益。

【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)測系統(tǒng)的開發(fā)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報,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[J].現(xiàn)代電力,2001,(3):41 -46

[3] 賈青.分布式自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu) [J].計算機自動測量與控制,2001,(1):7 - 10

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