?安科瑞 鮑靜君

　　摘要：隨著光纖通信技術(shù)的飛躍式進(jìn)步、港口功能不斷完善和發(fā)展，港口生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大和延伸，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化港口生產(chǎn)的需求。通過通訊傳輸手段，變電所實(shí)現(xiàn)無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運(yùn)行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場就能了解到電力設(shè)備運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)港口電力設(shè)備管理的自動化。基于此，本文主要對港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析探討。

　　關(guān)鍵詞：港口變電所 ；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；設(shè)計

　　1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理

　　港口供電智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用測控現(xiàn)場總線連接所有分布各處裝設(shè)在智能化配電開關(guān)柜、電動機(jī)、配電變壓器和其他電器設(shè)備上的遠(yuǎn)程測量控制管理單元組成電能與配電設(shè)施測控網(wǎng)絡(luò)。實(shí)時監(jiān)測電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等，對數(shù)據(jù)分析和對設(shè)備進(jìn)行控制，并通過以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于控制室的系統(tǒng)管理控制計算機(jī)的自動監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2.淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)港口電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理和港口設(shè)備的分布特點(diǎn)，其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活，能降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來的影響。

　　間隔層根據(jù)一次設(shè)備的性質(zhì)選擇智能設(shè)備（如綜合繼保設(shè)備、智能測控設(shè)備等）的配置，智能設(shè)備分散安裝于一次設(shè)備上。

　　通訊管理層配置通訊處理器（主控單元）接收間隔層智能設(shè)備采集的各種信息，經(jīng)過處理后上傳至站級監(jiān)控層，也可將站級系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級的智能設(shè)備。各變電站主控單元通過交換機(jī)組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)內(nèi)任何一處光纖故障不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。

　　站級監(jiān)控層配置值班員工作站、顯示器、打印機(jī)等。實(shí)時顯示各種設(shè)備運(yùn)行信息，并可對各種信息進(jìn)行分析、處理。

　　2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件部分

　　變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的采集控制模塊 ：多功能電力綜合儀表、開關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現(xiàn)場管理機(jī)、24V 直流電源以及管理機(jī)等組成。管理機(jī)是系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi)，用于整個變配電系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。

　　（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分。對35kV 以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連，采集高精度交流信號，經(jīng)過計算，即可測量出各個回路電量參數(shù)，儀表同時帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。

　　①將 CT、PT 直接接入電力綜合儀表測量回路中，即可測量出該回路的電量參數(shù)。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙測”。

　　②儀表的開關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài)，手車工作位置、電機(jī)儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時對綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類型。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙信”。

　　③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程控制，即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實(shí)現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測量該回路的實(shí)際電量，實(shí)現(xiàn)遙測， 同時對主進(jìn)、母聯(lián)開關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開關(guān)的位置以及故障報警等開關(guān)量實(shí)現(xiàn)遙信，并對斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

　　（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統(tǒng)組態(tài)軟件，能夠運(yùn)行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺上。給用戶提供的是全中文界面，簡潔的畫面設(shè)計、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅(qū)動程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接（0DBC） 標(biāo)準(zhǔn)。允許通過第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

　　2.3傳輸介質(zhì)

　　本系統(tǒng)可以采用屏蔽雙絞線、單模或多模光纖、無線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設(shè)備與設(shè)備之間、主機(jī)到交換機(jī)之間的連接，而單模或多模光纖則主要用于變電所之間或者上下控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

　　2.4通信協(xié)議

　　現(xiàn)場監(jiān)控層設(shè)備接口多采用 RS485總線，標(biāo)準(zhǔn) Modbus 通訊規(guī)約，多數(shù)電力設(shè)備生產(chǎn)廠家也預(yù)留了其他的通信接口，以實(shí)現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容，實(shí)現(xiàn)信號傳輸與控制。

　　2.5實(shí)現(xiàn)的功能

　　上述幾部分構(gòu)成了一個完整的港口電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對港區(qū)所有具備測控操作功能電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開／關(guān)、報警、變壓器分頭位置、保護(hù)動作信號等）、數(shù)字量（頻率、電能等）、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設(shè)施的其他故障信息的收集分析等。并能通過棒狀圖，趨勢圖等分析顯示。并同時實(shí)現(xiàn)故障報警及記錄、存儲、查詢、統(tǒng)計、報表打印等功能。

　　3.存在的問題和制約因素

　　3.1系統(tǒng)的兼容性

　　目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各研發(fā)公司進(jìn)一步配套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制約因素。IEC組織并沒有為電力通信設(shè)備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)相互參透，電力設(shè)備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場利益，執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議差異性很大，為實(shí)現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換需要大量的工作。

　　3.2制約因素

　　在歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)中，各種現(xiàn)場總線技術(shù)比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢，已經(jīng)在各控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線設(shè)備簡單、低成本等優(yōu)勢，大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計產(chǎn)品、工程立項時想到的是應(yīng)用RS485 總線系統(tǒng)，使得我國的變電所監(jiān)控系統(tǒng)與歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)有較大的差距。

　　4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

　　4.1概述

　　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(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等多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及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶 變電站，可實(shí)現(xiàn)對變電站方位的控制和管理，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(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅實(shí)的保障

　　4.2應(yīng)用場所

　　(1)辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機(jī)關(guān)辦公建筑等）

　　(2)商業(yè)建筑（商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等）

　　(3)旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）

　　(4)科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、衛(wèi)生、體育建筑、會展中心等）

　　(5)通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）

　　(6)交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場、車站、碼頭建筑等）

　　(7)廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

　　(8)新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）

　　4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(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設(shè)備選型

　　5.結(jié)束語

　　總之電力監(jiān)控系統(tǒng)，無人值班變電所的實(shí)現(xiàn)，并可以利用遠(yuǎn)動技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，是值得大規(guī)模運(yùn)用的現(xiàn)代能源管理方式。