任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：配電室智能管理可以有效改善配電室管理效果，為用電安全提供堅實的基礎(chǔ)。特別是針對高校來講，更需要積極推動配電室智能管理。本文分析了高校變配電室電力智能管理的全過程，并根據(jù)高校實際情況，對高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)升級的可行性進(jìn)行了分析。并且通過此次升級實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，為確保供配電的安全、持續(xù)、穩(wěn)定運行提供了支持。

關(guān)鍵詞：高校；變配電；電力監(jiān)控

隨著高等院校在校園建設(shè)上取得了飛躍性的發(fā)展，各類現(xiàn)代化教學(xué)用房的投入使用、大量先進(jìn)教學(xué)設(shè)施、生活設(shè)施得到了廣泛應(yīng)用，校園變配電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的核心作用已經(jīng)成為高校管理部門在校園規(guī)劃、建設(shè)和管理中所面臨的主要任務(wù)之一。當(dāng)前，各高校勢必面臨各類基礎(chǔ)設(shè)施老化的問題，為教學(xué)科研服務(wù)提供可靠、穩(wěn)定、安全電力保障的高校變配電站也勢必進(jìn)行升級改造。結(jié)合當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和運用，以往的供電管理系統(tǒng)和設(shè)備已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高校管理的要求，因此采用技術(shù)先進(jìn)的設(shè)施、采取科學(xué)有效的管理方法，從技術(shù)上對高校變配電室進(jìn)行管理運行和保護(hù)已顯得尤為重要。

某高校變配電室總?cè)萘繛?0000kVA，其中2500kVA變壓器4臺，高壓柜13面，直流屏3面，低壓電容柜10面，低壓柜60面，承擔(dān)校區(qū)總建筑面積14萬平方米的教學(xué)、辦公、科研實驗及生活服務(wù)設(shè)施的電力變配電保障。保證上述變配電系統(tǒng)的安全性和可靠性運行是后勤管理部門的首要任務(wù)，因此采用配電智能管理系統(tǒng)是提高變配電室運行安全、可靠的現(xiàn)實做法。通過計算機對變電室的設(shè)備進(jìn)行搜集數(shù)據(jù)、控制設(shè)備、測量、調(diào)整數(shù)據(jù)和預(yù)警等諸多功能，使變配電管理中心實時掌握變配電設(shè)備的運行情況，對變配電設(shè)備進(jìn)行操作。

3.1實現(xiàn)原則

實現(xiàn)配電智能化統(tǒng)一管理。系統(tǒng)在構(gòu)架與配置上考慮配電室智能管控的需求，不僅達(dá)到變配電管理方面的技術(shù)規(guī)范及要求，實現(xiàn)配電智能化遠(yuǎn)程實時掌控[1]。完成設(shè)備數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)共享，進(jìn)而完成各系統(tǒng)之間的組網(wǎng)，整體上加強系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、兼容性、拓展性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分為本地后臺式和基于互聯(lián)網(wǎng)的形式。基于某高校的性質(zhì)，宜采用本地后臺式系統(tǒng)進(jìn)行智能管控管理，系統(tǒng)采用專業(yè)組態(tài)軟件，管控系統(tǒng)采用分層分布開放式結(jié)構(gòu)的實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持Windows操作系統(tǒng)，匹配通訊子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過本地監(jiān)控主機實現(xiàn)全校智能電表、空調(diào)、PLC、水表、燃?xì)獗怼崃?冷量表等儀表的遠(yuǎn)程集抄和遠(yuǎn)程控制等功能，具體可根據(jù)實際情況分步、分項實施拓展部署。

系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線控制和以太網(wǎng)絡(luò)通信方式?，F(xiàn)場通信采用485屏蔽線傳送數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)通信的抗干擾能力和信息交換速度，并為上級管理系統(tǒng)預(yù)留通信接口，進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)共享，進(jìn)而完成各系統(tǒng)之間的組網(wǎng)。整體上加強系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、兼容性、拓展性。以Windows操作系統(tǒng)為平臺，按照標(biāo)準(zhǔn)傳輸規(guī)約實現(xiàn)裝置與軟件之間信息傳輸[2]

3.2系統(tǒng)架構(gòu)

管理系統(tǒng)為三層架構(gòu)，分層分布式。一體化、模塊化的應(yīng)用功能、靈活的系統(tǒng)配置、開放式的軟硬件平臺、豐富的通信接口協(xié)議。

3.2.1設(shè)備間隔層

該層由配電站的高低壓設(shè)備的終端數(shù)據(jù)采集管理設(shè)備組成，主要為網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表、高壓綜保（可擴(kuò)展空調(diào)控制器、遠(yuǎn)傳水表、遠(yuǎn)傳燃?xì)獗?、熱計量流量計等）。根?jù)高低壓設(shè)備的類型及柜體結(jié)構(gòu)，分別安裝在各個高低壓開關(guān)柜中，可單獨實現(xiàn)監(jiān)測間隔層和控制各類斷路器的目標(biāo)。間隔層的終端數(shù)據(jù)采集管理設(shè)備能夠采集高低壓等設(shè)備內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，通過通信管理機上傳并接收操作指令，對設(shè)備進(jìn)行操作。

3.2.2通信層

通信層是終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備與上級管理設(shè)備連接的信息橋梁，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)數(shù)據(jù)的格式的統(tǒng)一，實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)與高速網(wǎng)絡(luò)的實時互聯(lián)通信。主要包括：通訊機柜、通信管理機、關(guān)電源、以太網(wǎng)交換機及各種通信媒介（屏蔽雙絞線、網(wǎng)線）等。

3.2.3控制層

管理主機：集中管理所管控的所有設(shè)備，以圖形、圖表、圖標(biāo)等多種方式實時反饋各類相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)變配電實時監(jiān)測和報警、遠(yuǎn)程控制、能耗數(shù)據(jù)分析等諸多功能。

控制層為電力管控系統(tǒng)運行管理中心，包括監(jiān)控主機、通信管理機、操作臺，打印機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。系統(tǒng)具備與集控中心、上級調(diào)度通信的拓展功能?？刂茖油ㄟ^本地圖像工作站（或互聯(lián)網(wǎng)圖形服務(wù)器）實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)一管理功能，為用戶提供良好的人機交互界面、集中管理需要的本地已監(jiān)控的全部設(shè)備，實時反饋監(jiān)控信息，實現(xiàn)智能電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的配電實時監(jiān)測和報警、配電回路智能設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、能耗數(shù)據(jù)分析等功能。

控制層主要包括：管理系統(tǒng)軟件、圖形工作站、顯示器等外設(shè)。

3.3設(shè)備間隔層的終端數(shù)據(jù)采集管理設(shè)備及實現(xiàn)功能詳述

高壓柜：采集裝置為微機保護(hù)測控裝置，型號RNP800，采集數(shù)量9臺，采集內(nèi)容：三相電壓、三相電流、有功、無功、頻率、開關(guān)狀態(tài)、報警信號等。實現(xiàn)功能：斷路器分、合閘報警信號；速斷動作跳閘報警；過流動作跳閘報警；超溫報警；超溫跳閘報警；接地刀閘信號（如有）；手車工作位置信號（試驗位置、工作位置）；斷路器位置信號（如有試驗位置、工作位置）；機構(gòu)彈簧儲能信號；電壓、電流實時曲線、歷史曲線分析；通訊異常報警；綜保裝置異常報警；就地遠(yuǎn)方信號。

另設(shè)置高壓柜電力多功能測控儀表，型號為PD1134E，檢測數(shù)量11臺，采集內(nèi)容：故障、報警信息及電力參數(shù)等信息。實現(xiàn)功能：實時監(jiān)測所有高壓柜所需測量的電力數(shù)據(jù)；歷史數(shù)據(jù)；開關(guān)分合閘報警信號；報表。

變壓器：采集裝置為溫控器，型號BWDK-Q201，采集數(shù)量4臺，采集內(nèi)容：A、B、C、鐵芯線圈實時溫度、變壓器門狀態(tài)、報警信號燈。實現(xiàn)功能：A、B、C鐵芯線圈實時溫度；變壓器門狀態(tài)；風(fēng)扇啟停工作狀態(tài)；超溫報警、跳閘信號。

低壓柜：采集裝置為電力多功能測控儀表，型號PD1134E，采集數(shù)量65臺，采集內(nèi)容：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、電度、分合閘信號。實現(xiàn)功能：實時監(jiān)測所有低壓柜所需測量的電力數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)實時曲線、歷史曲線分析；開關(guān)分合閘報警信號；報表。

直流屏：采集裝置為直流電源監(jiān)控裝置，型號ZJK01-IA/G，采集數(shù)量一套3臺。采集內(nèi)容：市電電壓、充電電流、控母電壓、合母電壓、放電電流、母線絕緣接地情況、異常報警。實現(xiàn)功能：市電輸入監(jiān)測：電壓、電流；控母電壓、合母電壓監(jiān)測；負(fù)載電流實時監(jiān)測；母線絕緣接地情況實時監(jiān)測；充電機運行狀態(tài)實時監(jiān)測；直流屏工作狀態(tài)實時監(jiān)測：浮充、均充；異常報警實時監(jiān)測等。

3.3.1保護(hù)測控裝置RNP800功能詳述

三段定時限過流保護(hù)、過流后加速保護(hù)（可受復(fù)壓判據(jù)控制）、過負(fù)荷保護(hù)、過負(fù)荷告警、充電保護(hù)、反時限過流保護(hù)、兩段低壓保護(hù)、過壓保護(hù)、低周減載、三相多次重合閘、偷跳重合（即不對應(yīng)重合）、零序過壓告警、三段零序過流保護(hù)（可受零序電壓閉鎖）、零序后加速、零序過流告警、兩段低壓側(cè)零序過流保護(hù)、獨立的接地選線功能、PT斷線、CT斷線、控制回路斷線、裝置失電告警、合閘可檢同期、檢線路無壓、檢母線無壓或不檢、5路非電量保護(hù)（重瓦斯、輕瓦斯、高溫跳閘、高溫告警、壓力釋放）、4路非電量控制、故障、告警、閉鎖、重合閘等事件記錄、兩套保護(hù)定值及保護(hù)投退、故障錄波。

遙測量：各類電壓、各類電流、各類有功、各類無功，功率因數(shù)、頻率、線路側(cè)同期電壓頻率、有功電度、無功電度、溫度、基波及各次諧波。另有遙信量、遙控量、對時功能、數(shù)據(jù)掉電保存等多個功能。

3.3.2電力多功能測控儀表AE+201功能詳述

遙測：各類電流電壓、有功、無功，頻率、功率因數(shù)等常用電力參數(shù)數(shù)據(jù)的采集與存儲。各低壓出線回路的分合閘狀態(tài)、歷史曲線采樣、計算和統(tǒng)計低壓柜各出線回路，開關(guān)分合閘信息、故障及報警信息；日、月、年用電量，可自由生成歷史數(shù)據(jù)和報表。

遙信：不少于6路。遙控：斷路器控制開關(guān)動作。諧波分析：給出電壓電流1～13次諧波的比例數(shù)據(jù)。

3.4后臺監(jiān)控系統(tǒng)基本功能實現(xiàn)

軟件內(nèi)容包括：應(yīng)用軟件（某型－3000計算機監(jiān)控系統(tǒng)）、操作系統(tǒng)、SCADA軟件、圖形顯示軟件、打印制表軟件、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通信軟件、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、繪圖軟件、與保護(hù)及智能設(shè)備的接口通信軟件。

3.4.1遙控功能

系統(tǒng)以實時數(shù)據(jù)庫為主控與被控設(shè)備的結(jié)合點，實時數(shù)據(jù)庫具有各被控設(shè)備的控制命令區(qū)，各種操作控制命令寫入實時數(shù)據(jù)庫，通過通信控制器執(zhí)行。

3.4.2遙信功能

遙信分為位置狀態(tài)遙信和保護(hù)信號。位置遙信包括各種開關(guān)、刀閘、分狀態(tài)、開關(guān)手車的工作、試驗位置狀態(tài)、變壓器分接開關(guān)位置、溫度檢測設(shè)備的限位等。保護(hù)信號分為事故信號和預(yù)告信號。事故信號指使設(shè)備停電、停運的信號，預(yù)告信號指不影響設(shè)備繼續(xù)運行的非正常信號。正常遙信狀態(tài)的傳送，系統(tǒng)優(yōu)先傳送故障信號和遙信變位信號。

3.4.3禁止或強制處理

因故信號臨時不能正確反映真實狀態(tài)的遙信點，可進(jìn)行操作命令，手工設(shè)定遙信點的狀態(tài)，或禁止對遙信點的搜集。數(shù)據(jù)庫中記錄數(shù)據(jù)點手工設(shè)置和禁止采集的狀態(tài)，在主接線圖上用不相應(yīng)的顏色標(biāo)注。

3.4.4遙測功能

變電室內(nèi)測量對象的三相相電壓、三相線電壓，三相電流，有功功率，無功功率，有功電度，無功電度，功率因數(shù)COS?和頻率，直流屏遙測量，變壓器溫度等參數(shù)數(shù)據(jù)均傳送管理主機[3]。

管理主機的主接線圖上可顯示上述各類參數(shù)，同時數(shù)據(jù)實時刷新，發(fā)生參數(shù)遙測量超限，主機報警，系統(tǒng)畫面出現(xiàn)報警窗口，并以不同顏色相區(qū)別，遙測量恢復(fù)后，避免提示，同時顏色復(fù)原，上述過程存入系統(tǒng)歷史記錄。

3.4.5權(quán)限管理

管理主機為管理操作平臺，可設(shè)定權(quán)限進(jìn)行管理和控制，對各種操作設(shè)定權(quán)限控制。

3.4.6信息處理、顯示

測控裝置和測控儀表將各種的數(shù)據(jù)及時的傳送回管理主機，實現(xiàn)管理主機對各種測控設(shè)備運行的監(jiān)控。元器件、字符、圖形等均可與實時數(shù)據(jù)或“虛遙信/虛遙測"信號關(guān)聯(lián)。如遙信量狀態(tài)、遙測量得值、裝置的通信狀態(tài)等。

3.4.7報警

多種報警方式，如燈光、圖文、訊響、打印、模擬盤等報警方式，即可獨立報警，也可組合報警，報警的發(fā)生可在控制層和間隔層同時實現(xiàn)，并可根據(jù)管理主機的職責(zé)范圍有針對性地報警。同時，可分為預(yù)告性和事故性報警，根據(jù)要求可實現(xiàn)語音報警。

3.4.8事故

當(dāng)事故發(fā)生時，在顯示器上自動推出故障信息窗口，內(nèi)容包括：故障發(fā)生地點、對象、性質(zhì)、時間及相關(guān)故障數(shù)據(jù)，如短路電流等。畫面上的故障設(shè)備自動閃爍，按復(fù)歸鍵后停止閃爍。

3.4.9預(yù)告

設(shè)備故障信號出現(xiàn)時，管理主機畫面顯示具體內(nèi)容，包括對象、性質(zhì)、發(fā)生時間及相關(guān)預(yù)告數(shù)據(jù)，如越限電壓、單相接地等。

3.4.10參數(shù)處理

管理主機收到測控裝置和儀表傳來的參數(shù)，進(jìn)行計算處理并保存至管理主機系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)庫中。

3.4.11數(shù)據(jù)歸檔和統(tǒng)計報表功能

管理主機設(shè)有報表管理平臺，保存上述的參數(shù)數(shù)據(jù)、操作狀態(tài)、報警信息的所有記錄，可隨時查詢分析；管理主機系統(tǒng)具有報表生成工具，根據(jù)運行要求自動生成各種報表：日報表、月報表、年報表，同時包括電流、電壓、功率、頻率、電度及各種代數(shù)計算的結(jié)果值。各類報表均可打印。

3.4.12事故追憶記錄

系統(tǒng)能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)跟蹤分析處理，支持開關(guān)量或模擬量，系統(tǒng)保存不少于1個月的事故追憶記錄，可以按類別查詢、分析和打印。

3.4.13故障數(shù)據(jù)記錄

當(dāng)所需保護(hù)設(shè)備制定的保護(hù)事故分段動作時，及時記錄事故動作時間、原因和相應(yīng)模擬量、開關(guān)量的狀況信息。

3.4.14故障事件記錄

系統(tǒng)設(shè)有設(shè)備管理程序，監(jiān)控裝置的運行情況及監(jiān)控裝置發(fā)回的被控對象的運行情況，報告裝置在運行中對檢測到的被控對象及裝置本身所出現(xiàn)的異常情況或事件的記錄。記錄故障設(shè)備名稱、編號、故障的原因和時間及相關(guān)的狀態(tài)信息。

3.4.15日志管理

自動生成全日志、事故及異常日志、事故跳閘日志、操作日志和維修日志等。系統(tǒng)同時支持人工填寫日志功能，系統(tǒng)具有防止偽造人工填寫日志的措施。

3.4.16信息打印功能

所有操作、警報、報表信息均可根據(jù)需要（圖形打印、報表打印、事件打?。┐蛴〕鰜怼?/div>