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电力监控系统在多协议粮食港区中的设计与应用

文章更新时间：2023-05-10　点击量：185

摘要：针对各企业在配电系统建设过程中使用不同厂家、不同型号的电力仪器设备，导致通信协议不统一、升级改造、运行维护困难等问题。设计一个支持多协议的电力监控系统，可以访问不同厂家的电力仪表和设备，具有数据监控、异常报警、数据分析处理、报表显示等功能。该系统便于相关人员的操作和管理，实现了配电系统的智能监控。该系统已成功应用于外高桥某港区，节省了大量人力物力，保证了传输系统的可靠性。

关键字：多协议转换；电力监控系统；数据采集

引言

电力系统是关系国家和民生的重要因素。由于电力系统的重要性，电力系统应尽可能保证稳定安全运行，在遇到系统事故时应尽可能准确快速地解决问题。因此，统一电力系统通信协议标准是未来电力系统发展的大趋势。在电力资源监控方面，电力监控系统的可靠、准确、高效运行是实现这一目标的基础和关键[1]。然而，在中国，大多数企业在构建电力监控系统时，使用的现有电力仪器和设备的制造商和型号都不一样。

为了解决上述问题，本文设计了支持多协议的电力监控系统，实现了数据监控、异常报警、数据分析处理、报表显示等功能。通过应用多协议转换和数据整合处理，并成功应用于外高桥某港区。在应用过程中，涉及智能电表、保护装置、温控器、DC屏幕等仪器设备，包括施耐德。ABB、威胜等多个品牌，近10种不同型号，系统运行一年多，功能稳定，运行良好。

一关键技术研究

1数据整合处理

随着电网规模的不断扩大，电力数据越来越多，传统的数据采集处理无法高效解决电力数据处理的问题。此外，目前的电力设备是从不同的国家和制造商那里收集的，型号也不同。因此，在收集数据和处理数据时，需要对数据进行二次处理[3]，这将使电力数据处理模块变得困难。

本文研究了一种直接基于电力对象(变压器、断路器、母线、负载电路等)的电力数据整合方法。)，并制定了一套一次性电力对象的数据标准[4]。首先，建立电力元数据模型，以电力设备为基本单元，从元模型库中调用相应的元模型，对采集的不同信息源进行统一变化、分类和聚合，实现对电力对象信息(实时和非实时数据)的加工和转换[5]，成为电力对象的综合信息节点。然后，根据对象之间的关系进行处理，作为对象信息树进行处理，并根据需要进行访问。

2数据协议转换

目前，由于不同的制造商设计了不同类型的电力设备，它们之间的通信协议是不同的，电力数据的格式和含义也是不同的。随着电力数据规模的不断扩大，电力产品的不断更新和更换，给电力公司的管理和维护带来了极大的不便。因此，电力系统需要转换电力数据协议来解决这些不统一的设备问题。通过对不同协议进行分类，然后根据通信包中数据格式的重新定义和分析，将不同设备的协议数据转换为具有规定的统一格式的协议，并根据可扩展的方式进行传输。

二系统设计与实现

1系统架构

该系统的整体架构设计采用三层架构:站控层、通信层和间隔层。间隔层采集各种智能仪表和设备运行中的实时数据，通过以太网通过通信层的串口服务器、交换机等设备传输到站控层的服务器和监控终端[6]。系统的整体架构设计图如图1所示。在整个系统架构中，站控层主要负责服务器、监控终端和打印机设备等一些硬件设备。通信层主要负责系统中的整体通信服务，包括交换机和一些串口服务器。间隔层主要负责管理仪表中的智能。

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图1电力监控系统图

2协议转换与数据融合

多协议电力系统平台数据采集处理的难点在于多种采集设备和设备协议的分析转换和异构数据的统一整合。该系统采用可扩展的协议库方式解决这个问题，为每个不同协议的设备编制一套协议分析方法，并以DLL文件的形式存储在协议库中。使用时，选择调用相应设备的协议分析DLL，可以方便地添加和维护。协议分析后的数据根据建立的元数据模型加工成结构规范、含义明确的数据供系统使用。图2是协议数据转换的整合图。

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图2协议数据转换整合

3系统功能

多协议电力监控系统可以集中监控、管理和控制重要设备的运行状态和能耗过程。系统的整体框架包括七个部分:实时监控、统计分析、异常报警、系统管理、实时采集、设备传感网和能源信息。系统功能的整体框架图如图3所示。

图3系统功能框架图

在多协议电力监测系统中，实时监测模块主要是实时监测电力设备的电参量(电压、电流、功率、／无功功率，功率因素等。)和运行开关状态等数据。每个电路的实时电参数以配电一次接线图的形式直观显示(电流)／电压)；当天24小时内的电压、电流、功率／无功功率曲线图；实时监控各线路合、分闸状态、设备开关运行状态。此外，还会及时记录和保存实时监控的数据，供报表模块和未来查询数据使用。多协议电力监控系统中的报表统计模块是汇总、统计、分析企业能源监控数据，实现企业电力监控数据的汇总和统计，根据需要生成统计报表，提供报表打印和文件导出功能。文件包括．xls、．xlsx和．txt等格式。此外，还需要分析电参数的统计数据:提供电路的单个电参数、多参数的查询、统计和对比分析(相同／环比)。同时，还需要对异常数据事件进行其他异常数据分析，需要及时保存和备份异常数据事件，可以随时查询、复习和打印异常数据事件。不正常的数据也需要对不同的时间段进行总结和分析，以防发生类似的事件。

三安科瑞电力监控解决方案

1概述

对于用户变电站(一般为35kV及以下电压等级)，综合自动监控系统由微机保护装置、开关柜综合测控装置、电气接触无线测温产品、电能质量在线监控装置、配电室环境监控装置、弧形保护装置等设备组成，实现了变电、配电、用电的安全运行和全面管理。监控范围包括用户变电站、开关站、变电站和配电室。

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气有限公司根据电力系统自动化和无人值守的要求，为35kV及以下电压水平开发的分层分布式变电站监控管理系统。该系统是一种开放式、网络化、单元化、组态化的系统，应用电力自动化技术、计算机技术、网络技术和信息传输技术，集保护、监控、控制、通信等功能于一体。适用于35kV及以下电压水平的城市网络、农业网络变电站和用户变电站，可以实现对变电站的quan方wei控制和管理，满足变电站的需求。

2应用场所

适用于35kV及以下用户端供配电自动化系统的工程设计、施工和运行维护，如轨道交通、工业、建筑、学校、商业综合体等。

3系统架构

Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层:站控管理层、网络通信层和现场设备层。组网方式可以是标准网络结构、光纤星网络结构、光纤环网网络结构，组网方式可以根据用户用电规模、用电设备分布、占地面积等信息综合考虑。

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