浅谈电力监控系统在工厂变电站的应用

文摘：本文介绍了工厂电力监控系统的实际应用以及工程建设中遇到的问题及解决办法。

关键词：电力监控系统Modbus通信协议多功能电表分布式

引言

系统功能概述变配电计算机监控管理系统可以利用计算机通信网络技术使变配电站值班人员快速准确地获取变配电站运行的实时信息，wan全掌握变配电站的实时运行状态，及时发现变配电站运行故障，并做出相应的决策和处理。同时，值班管理人员可以根据变配电系统的运行情况进行负荷分析、合理调度和远程控制，减少和避免操作和误判，缩短事故停电时间，实现工厂变配电系统的现代运行管理。

1变电站自动监控系统架构

国内外变电站自动化技术的应用与发展大致经历了集中式和分布式两个阶段。

1.1集中式变电站自动化系统架构

集中式变电站系统分为现场层、控制层和信息层。现场层主要包括高压开关柜综合保护继电器、集合式多功能电表、故障波形记录器和变压器温度计。

一个PI用于控制层．C，负责收集各高低压断路器的开关状态、手车的工作位置、DC屏幕故障报警等信号。在主监控计算机的控制下，报警信号盘上的光字牌通过PLC输出模块进行

点亮并使声光报警器工作。此外，控制层使用光纤容器和ZC-22通信转换器将现场层的综合保护继电器数据转换为RS-232通信模式，并将数据传输到电力监控计算机。

信息层主要是L台工控机，安装了ElipseScadaV3。．0电力监控软件。电力监控系统的背景数据库为SOLServer2000，用于保存电力监控系统收集的各种数据，以生成用户所需的报告和趋势图。

集中式变电站自动化系统结构的主要问题是，信息层的工业控制机，即前置管理机，任务繁重，引线多，形成了信息的“瓶颈"，降低了整个系统的可靠性。当前置机出现故障时，所有本地和远程信息和功能都将丢失；很难实现自动扩展需求的功能。

1.2分布式变电站自动化系统架构

整个变电站自动化系统网络采用分层分布式结构，按功能分为三个子系统：后台系统、服务器系统和前台系统。主流工业界面（如RS-485等）用于后台机器、服务器和前台机器之间的高速以太网通信，主流工业界面用于前台机器与保护装置和智能模块之间的嵌入式IEC870-5-103、通信规定，如ModbusRTU，同时为企业管理系统BA、OA、MIS等留有接口，便于企业内各系统的无缝集成。图l显示了分布式电力监控系统的架构图。

图1分布式电力监控系统架构图

与集中式系统相比，1.3分布式系统结构具有以下明显优点：

（1）可靠性高，设备故障的任何一部分只影响局部，风险分散；当站点控制层系统或网络出现故障时，只影响监控部分，重要的保护和控制功能可以在间隔层继续运行。

（2）间隔层中任何智能单元的损坏都不会导致整个车站的通信中断，也不会导致整个车站的通信网络长期占用。

（3）分布式结构可以大大减少电缆，节省投资，简化调试过程。

2监控系统的功能

2.1变配电计算机监控管理系统具有以下功能：

（1）变电站实时在线监控运行。采用变配电计算机监控管理系统，不仅可以实时收集和显示系统各种运行开关的状态和功率参数，而且更加安全、可靠、直观。

（2）及时、准确地进行故障报警和故障跳闸报警。

（3）在实现各种电力超限报警的同时，可以对潜在事故进行预报。

（4）改进配电系统管理。

（5）电源质量(THD谐波失真度)／*大，小，平均值／实时分析功能，实时监控电网供电质量的各项指标，便于分析电网故障原因。

3应用过程中应注意的问题

（1）在工厂的实际应用中，电力监控系统应注意以下问题：在选择电力监控硬件时，应注意质量稳定、保护功能齐全的硬件。有一次，一个项目选择了l台研华工业控制机(EIX；-4504NPORT）在使用不到一年的时间内发生故障，导致现场电力监测瘫痪，无法实时监测各变电站高低压开关设备的状态和变压器的工作温度等重要参数，无法正常生成现场电力统计报告。虽然我们联系了原厂家进行维修，但由于维修时间超过半个月，给用户带来了极大的不便。

（2）在电力监控系统中，计算机监控系统与电能数据采集系统之间的关系应该得到平衡。监控主机的主要任务是实时观察变电站各高低压开关设备的工作状态和报警信号，而电能数据采集是监控主机的次要任务。然而，在系统应用中，现场大量多功能电表采集数据也连接到监控主机上，导致监控主机不仅负责与变电站内各种综合保护继电器的数据通信，还负责与现场大量多功能电表进行通信，导致监控主机系统资源被占用，系统工作速度减慢，甚至崩溃。

（3）系统报警应及时准确，报警应与现场故障时间同步。*低报警响应时间小于1秒，无误操作或误报警。由于系统综合保护继电器的通信连接采用环形网络架构，当连接的综合保护继电器数量较多时，监控主机的扫描周期需要半分钟以上。当一个综合保护继电器发送的报警信息在主机扫描周期刚刚结束时发送时，需要一个周期才能扫描新的报警信息，系统的报警时间将超过1分钟，因此无法及时报警。解决方案是优化系统

（4）在电力监控工程建设中，还应注意电力监控系统的线路不能影响继电保护系统，继电保护的控制电路不能进入车站监控系统，监控系统仅用于显示，安全性和可靠性水平较低的系统不能影响水平较高的系统；做好系统各报警点的功能测试。系统完成后，必须测试各高低压开关的位置和报警功能，以防止误报和遗漏。

4安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统解决方案

4.1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、电气触点无线测温产品、电能质量在线监测装置、配电室环境监测装置、电弧保护装置等设备组成，实现变电、配电、用电的安全运行和综合管理。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一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是一个开放、网络化、单元化、组态化的系统，集电力自动化技术、计算机技术、网络技术和信息传输技术于一体，集保护、监控、控制、通信等功能于一体。适用于电压水平在35kV以下的城市电网、农业电网变电站和用户变电站。它可以实现变电站的quan方位控制和管理，或满足变电站无人值的需求

4.2应用场所

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

4.3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，组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构，根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

4.4系统功能

实时监测；电参量查询；曲线查询；运行报表；实时告警；历史事件查询；电能统计报表

用户权限管理；网络拓扑图；电能质量监测；遥控功能；故障录波；事故追忆；Web访问；APP访问

5系统硬件配置

参考文献：

[1]郭丹春.工厂变电站电力监控系统的应用

[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.