電力監(jiān)控系統(tǒng)在變電站中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

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)在智能變電站中的應(yīng)用需要滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)在安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面的基本要 求。同時(shí)，還需要保證測(cè)控功能的完整性，從而保證電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的高效使用。文章對(duì)電力監(jiān)控 系統(tǒng)在智能變電站的作用進(jìn)行分析，研究電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng);智能變電站；應(yīng)用；對(duì)策

智能變電站存在的意義和價(jià)值就是通過(guò)對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)手段的合理應(yīng)用，以先進(jìn)的集成措施等，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備高效、節(jié)能環(huán)保的操作和運(yùn)用。智能變電站的提出以及在實(shí)踐中的應(yīng)用，不僅可以滿足新時(shí)期數(shù)字化、智能化發(fā)展的需求，而且可以保證各種智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效利用。智能變電站與傳統(tǒng)模式下的變電站相比，具有明顯優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，借助電力控制系統(tǒng)，有利于智能變電站的安全、可靠運(yùn)行。

1.1安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性

智能變電站在日常運(yùn)行時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)在其中具有不可替代的影響和作用。電力監(jiān)控系統(tǒng)要想實(shí)現(xiàn)在實(shí)踐中的合理應(yīng)用,就要保證安全性、可靠性。由于智能變電站中已經(jīng)增加了各種不同類型的過(guò)程層設(shè)備，比如當(dāng)前比較常見(jiàn)的設(shè)備類型包括合并單元、智能終端等。這些過(guò)程層設(shè)備在應(yīng)用時(shí)，可以促使監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中的測(cè)控功能作用在實(shí)踐中得到有效的應(yīng)用，也就是對(duì)該系統(tǒng)可以起到良好的輔助作用，對(duì)測(cè)控功能在應(yīng)用時(shí)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)方面具有實(shí)質(zhì)性意義。智能變電站的站控層設(shè)備、對(duì)應(yīng)的功能作用在具體應(yīng)用時(shí)，雖然已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一系列的統(tǒng)一規(guī)范、合理管控，但是由于智能變電站在應(yīng)用時(shí),其自身在信息采集量方面非常龐大,遠(yuǎn)動(dòng)通信的信道以及整個(gè)規(guī)約的傳輸容量會(huì)受到一定限制影響，此時(shí)由于調(diào)度管理以及處理能力等方面帶來(lái)的制約影響，導(dǎo)致智能變電站在實(shí)踐中根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能變電站的運(yùn)行水平，而且還會(huì)影響到其在實(shí)踐中的宣傳和推廣，無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)效益的基本要求。

1.2測(cè)控功能的完備性

智能變電站測(cè)控裝置在實(shí)際應(yīng)用中，其自身現(xiàn)有的諸多功能作用可以盡量滿足電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)的基本要求。但是需要注意的一點(diǎn)就是在提供同步相量測(cè)量時(shí)以及非智能化設(shè)備的監(jiān)控功能時(shí)，仍然會(huì)受到很多因素的影響，導(dǎo)致其自身的功能要在實(shí)踐中不斷完善和優(yōu)化，才能夠?qū)⑵渥陨淼淖饔贸浞职l(fā)揮出來(lái)。尤其是在當(dāng)前有關(guān)新能源的分布式接入環(huán)節(jié)更是如此，針對(duì)這一現(xiàn)象,無(wú)形當(dāng)中對(duì)于測(cè)控裝置功能的完備性要求有所提升。

2.1網(wǎng)絡(luò)管理

電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用，在站控層、過(guò)程層等各方面通訊管理開展中，可以在網(wǎng)絡(luò)背景下實(shí)現(xiàn)有序操作。在網(wǎng)絡(luò)通訊管理工作開展中，要重視交換機(jī)在其中的應(yīng)用價(jià)值。這是由于交換機(jī)在正常工作狀態(tài)下，可以為智能變電站的安全性、 穩(wěn)定性提供保證，由此可以看出，交換機(jī)在運(yùn)行時(shí)，要結(jié)合現(xiàn)實(shí)要求，對(duì)其進(jìn)行不斷強(qiáng)化，以滿足智能變電站在運(yùn)行時(shí)的基本要求。與此同時(shí)，在電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行中，智能變電站在其中的應(yīng)用要將網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)性地位以及功能作用充分發(fā)揮出來(lái)。在這一基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)SNMP協(xié)議的應(yīng)用，可以從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有交換機(jī)整體運(yùn)行現(xiàn)狀了解和分析。這樣不僅有利于從中得出準(zhǔn)確、可靠的信息數(shù)據(jù)作為支持，而且還可以為工作人員的日常監(jiān)測(cè)和管理工作提供便利條件團(tuán)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其中總共會(huì)涉及到5個(gè)10 kV 的變電站,在這一基礎(chǔ)上,每一個(gè)變電站當(dāng)中會(huì)涉及到兩臺(tái)10 kV/380 V的變壓器。在整個(gè)操作過(guò)程中，通常情況下會(huì)直接利用兩進(jìn)線一母聯(lián)的結(jié)構(gòu)方式，每一個(gè)變電站內(nèi)部會(huì)涉及到的低壓饋出線大概有80多條。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)高效的傳輸。久而久之，不僅會(huì)直接影響到電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以直接將該系統(tǒng)劃分為5個(gè)小型的工作站，同時(shí)還包括一個(gè)主監(jiān)控中心。在操作過(guò)程中，其通訊網(wǎng)主要是利用 100 mTCP/IP光纖以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行運(yùn)行,而在小站內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層則主要是直接利用Madbus總線通訊來(lái)進(jìn)行操作。

2.2順控操作

智能變電站在實(shí)踐中的宣傳、推廣，促使智能變電站當(dāng)中的刀閘操作在具體開展中，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母?、?chuàng)新和優(yōu)化,也就是要在實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)程序化的操作模式。這種操作模式又可以被稱之為“順控操作"，即通過(guò)各種不同類型的方式以及其自身運(yùn)行狀態(tài),可以對(duì)其進(jìn)行具體的轉(zhuǎn)化。在這一基礎(chǔ)上，可以對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)機(jī)進(jìn)行錄入，同時(shí)還可以對(duì)其中的一些后臺(tái)機(jī)等不同類型的裝置進(jìn)行合理的操作和控制。比如，在某間隔位置處，從運(yùn)行狀態(tài)直接轉(zhuǎn)變成為檢修狀態(tài)。在這種情況下，可以直接以程序自動(dòng)化的操作模式進(jìn)行具體開展，這樣才能夠從根本上實(shí)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的具體轉(zhuǎn)變操作。順控操作中的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)相對(duì)比較多⑶，不僅可以降低工作人員在日常工作時(shí)的心理壓力，而且還可以針對(duì)運(yùn)行人員與變電站相互之間的矛盾進(jìn)行有針對(duì)性的緩解。通過(guò)這種方式在智能變電站中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的基本要求O在保證安全操作的基礎(chǔ)上,促使智能變電站的整體運(yùn)行效率得到有效提升。

2.3智能告警

傳統(tǒng)變電站運(yùn)行中，電力監(jiān)控系統(tǒng)在使用時(shí)基本上都是直接在事件報(bào)文之后，按照規(guī)定的要求對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行警告處理。這種情況下，一旦出現(xiàn)變電站等事故,對(duì)應(yīng)的事件數(shù)量就會(huì)持續(xù)性地增加，最終很難對(duì)事故進(jìn)行掌握和控制，勢(shì)必會(huì)引起嚴(yán)重的安全事故。智能變電站在應(yīng)用時(shí),由于受到電力監(jiān)控系統(tǒng)的影響，其自身具有告警功能特征,實(shí)現(xiàn)信息的檢索和分析,與各種事件類型進(jìn)行結(jié)合后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控信息的合理劃分，為工作人員提供更多的便利條件。

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)在構(gòu)建以及具體應(yīng)用中，與其相對(duì)應(yīng)的信息平臺(tái)在其中具有非常重要的作用。其中變電站監(jiān)控軟件就是作為信息平臺(tái)而存在，它是在新形勢(shì)下基于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，提出的一種全新具有分布式特征的監(jiān)控軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站整個(gè)運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)有效的監(jiān)視，而且還可以對(duì)現(xiàn)有各類信息展開合理的分析，給出對(duì)應(yīng)的智能告警,保證其自身的監(jiān)控管理作用可以得到有效發(fā)揮。

3.1 變電站監(jiān)控軟件智能化特征

變電站監(jiān)控軟件是在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加深入的開發(fā)和利用。在該系統(tǒng)的運(yùn)行中,可以與ICE61850裝置進(jìn)行有效的連接使用。系統(tǒng)建模中通常情況下會(huì)直接利用圖庫(kù)一體化的設(shè)計(jì)方式，整個(gè)設(shè)計(jì)以及配置過(guò)程相對(duì)比較靈活，用戶可以直接根據(jù)自身的實(shí)際要求,滿足個(gè)性化配置需求，實(shí)現(xiàn)各種不同類型模式的運(yùn)行。系統(tǒng)在整個(gè)布局和使用方面具有一定的便利性特征，各種不同類型的模式可以在應(yīng)用時(shí)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)庫(kù)信息內(nèi)容的共享。更為重要的一點(diǎn)就是在實(shí)踐中并不需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)填寫面。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，可以與各種不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活性的配置和利用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)備份操作，還可以與大容量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的結(jié)合使用。在應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)自身的安全性非常高，同時(shí)還可以支持雙機(jī)、多機(jī)冗余等不同類型的方式運(yùn)行。系統(tǒng)內(nèi)部可以對(duì)現(xiàn)有的信息模型進(jìn)行合理的設(shè)置和利用,在這一基礎(chǔ)上，從根本上對(duì)光字牌監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化，保證校時(shí)功能等得到有效落實(shí)。

3.2數(shù)據(jù)辨識(shí)功能軟件在變電站監(jiān)控軟件中的應(yīng)用

智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行中，將數(shù)據(jù)辨識(shí)功能軟件引入其中，實(shí)現(xiàn)兩者的有效融合。通常情況下系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行時(shí),可以對(duì)智能變電站內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的分析和處理。在此時(shí),如果岀現(xiàn)告警、事故等,可以直接將告警的基本內(nèi)容、事故信息等全部體現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的變電站主界面當(dāng)中，同時(shí)還可以對(duì)主界面、分隔面等進(jìn)行可視化分析。運(yùn)行人員通常在具體運(yùn)作和操作中，可以利用人機(jī)會(huì)話窗口，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀的有效監(jiān)視，同時(shí)還可以對(duì)其中涉及到的各類數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行分析。系統(tǒng)一旦在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障問(wèn)題,可以通過(guò)數(shù)據(jù)辨識(shí)軟件的事項(xiàng)告警窗口，對(duì)其中各類不同事故的基本原因、內(nèi)容等進(jìn)行分析。值班人員可以直接根據(jù)事項(xiàng)窗當(dāng)中給出的報(bào)警信息等,對(duì)其中的量測(cè)結(jié)果展開深入分析,這樣有利于對(duì)事故的原因進(jìn)行査找和總結(jié)，最終提出有針對(duì)性的處理對(duì)策。

4.1概述

針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和管理。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(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)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(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

（2） 電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

（3） 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

（4） 運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備某一時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

（5） 實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

（6）歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

（7） 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。

（8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

（9） 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（10）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

（11）遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

（12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

（13）事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

（14）Web訪問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

（15） APP訪問(wèn)：設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

4.5系統(tǒng)硬件配置

電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能化變電站中的應(yīng)用，可以為各環(huán)節(jié)工作開展提供便利條件。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的基本目的，在電力監(jiān)控系統(tǒng)安全可靠的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)成本的有效控制，以體現(xiàn)出電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能變電站中的應(yīng)用價(jià)值。

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［4］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應(yīng)用手冊(cè)2020.06版.

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。