关于电力监控系统在港口变电所的设计与应用

​安科瑞 鲍静君

　　摘要：随着光纤通信技术的飞跃式进步、港口功能不断完善和发展，港口生产规模不断壮大和延伸，传统的配电系统结构已经不能够满足现代化港口生产的需求。通过通讯传输手段，变电所实现无人值守成为一种可能和必然。利用通讯技术设置远方或就地监控系统，使运行值班人员不用到设备现场就能了解到电力设备运行情况，从而实现港口电力设备管理的自动化。基于此，本文主要对港口变电所电力监控系统设计进行分析探讨。

　　关键词：港口变电所 ；电力监控系统 ；设计

　　1.电力监控系统的原理

　　港口供电智能监控系统是采用测控现场总线连接所有分布各处装设在智能化配电开关柜、电动机、配电变压器和其他电器设备上的远程测量控制管理单元组成电能与配电设施测控网络。实时监测电力设备的状态参数、能耗参数等，对数据分析和对设备进行控制，并通过以太网或其他连接方式接入位于控制室的系统管理控制计算机的自动监控系统。

　　2.浅谈港口变电所电力监控系统设计

　　2.1电力监控系统的结构

　　根据港口电力监控系统的原理和港口设备的分布特点，其电力监控管理系统的设计采用分层分布式结构，分为站控层、通讯管理层、 间隔层，这种网络结构组网方便、配置灵活，能降低系统中某元件故障给系统带来的影响。

　　间隔层根据一次设备的性质选择智能设备（如综合继保设备、智能测控设备等）的配置，智能设备分散安装于一次设备上。

　　通讯管理层配置通讯处理器（主控单元）接收间隔层智能设备采集的各种信息，经过处理后上传至站级监控层，也可将站级系统发出的遥控命令等下传至间隔级的智能设备。各变电站主控单元通过交换机组成光纤环网结构，环网内任何一处光纤故障不影响系统数据传输。

　　站级监控层配置值班员工作站、显示器、打印机等。实时显示各种设备运行信息，并可对各种信息进行分析、处理。

　　2.2电力监控系统的软硬件部分

　　变电所电力监控系统由带有通讯接口的采集控制模块 ：多功能电力综合仪表、开关量采集模块、电流量采集模块、模拟量采集模块、继电器控制输出模块、现场管理机、24V 直流电源以及管理机等组成。管理机是系统的集中管理中心。一般安置在有人值班的总值班室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。

　　（1）电力监控系统的硬件部分。对35kV 以下的高压中心配电站主进、出线、母联采用电力综合仪表来实现遥测、遥信、遥控功能。该仪表与 CT、PT 直接相连，采集高精度交流信号，经过计算，即可测量出各个回路电量参数，仪表同时带有自检功能，可与综合继电保护装置配合使用。

　　①将 CT、PT 直接接入电力综合仪表测量回路中，即可测量出该回路的电量参数。实现该回路的“遥测”。

　　②仪表的开关量输入分别采集柜中断路器的分合闸状态，手车工作位置、电机储能状态以及接地刀闸位置，同时对综合继电保护装置中的故障跳闸信号和内部故障进行采集、分析，给予报警，并显示该回路的故障类型。实现该回路的“遥信”。

　　③仪表的继电器输出分别接至断路器的分、合闸线圈上，实现断路器的远程控制，即断路器的“遥控”。在0.4kV 低压主进、母联同样采用电力综合仪表来实现三遥功能。电力综合仪表与CT、母线直接相连，测量该回路的实际电量，实现遥测， 同时对主进、母联开关的断路器合、分闸状态，框架式开关的位置以及故障报警等开关量实现遥信，并对断路器实现远程遥控。

　　（2）电力监控系统的软件部分。变配电所计算机监控系统所安装的监控软件是基于Windows 环境下的电力系统组态软件，能够运行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平台上。给用户提供的是全中文界面，简洁的画面设计、灵活的组态方式，高性能DDE驱动程序，支持诸多工控产品，并遵循开放式数据库联接（0DBC） 标准。允许通过第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等访问本系统数据库。

　　2.3传输介质

　　本系统可以采用屏蔽双绞线、单模或多模光纤、无线等数据传输介质。其中屏蔽双绞线多用于设备与设备之间、主机到交换机之间的连接，而单模或多模光纤则主要用于变电所之间或者上下控制设备之间的网络传输。

　　2.4通信协议

　　现场监控层设备接口多采用 RS485总线，标准 Modbus 通讯规约，多数电力设备生产厂家也预留了其他的通信接口，以实现和其他生产厂家设备之间的通信协议兼容，实现信号传输与控制。

　　2.5实现的功能

　　上述几部分构成了一个完整的港口电力监控管理系统。该系统能实现对港区所有具备测控操作功能电气设备的远程操作控制、模拟量（I、U、Hz、P、Q、kWh、温度等）、状态量（开／关、报警、变压器分头位置、保护动作信号等）、数字量（频率、电能等）、脉冲量等的采集和存储及停电分析和电气设施的其他故障信息的收集分析等。并能通过棒状图，趋势图等分析显示。并同时实现故障报警及记录、存储、查询、统计、报表打印等功能。

　　3.存在的问题和制约因素

　　3.1系统的兼容性

　　目前，信息传输系统的兼容性已成为装备监控系统的各研发公司进一步配套和扩充系统功能的制约因素。IEC组织并没有为电力通信设备之间的传输协议制定统一的标准去遵循。虽然各种通信协议在技术上可以实现相互参透，电力设备成产厂家为谋求 和控制各自的市场利益，执行的网络传输协议差异性很大，为实现相互之间的转换需要大量的工作。

　　3.2制约因素

　　在欧洲变电所监控系统中，各种现场总线技术比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出优势，已经在各控制领域得到广泛的应用，几乎淘汰了所有的 RS485 系统。但在国内基于技术水平的制约以及 RS485 总线设备简单、低成本等优势，大多数的厂商、工程师在设计产品、工程立项时想到的是应用RS485 总线系统，使得我国的变电所监控系统与欧洲变电所监控系统有较大的差距。

　　4.安科瑞电力监控系统产品介绍与选型

　　4.1概述

　　Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求，针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系

　　统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等多功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统，适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户 变电站，可实现对变电站方位的控制和管理，满足变电站无人或少人值守的需求，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障

　　4.2应用场所

　　(1)办公建筑（商务办公、国家机关办公建筑等）

　　(2)商业建筑（商场、金融机构建筑等）

　　(3)旅游建筑（宾馆饭店、娱乐场所等）

　　(4)科教文卫建筑（文化、教育、科研、卫生、体育建筑、会展中心等）

　　(5)通信建筑（邮电、通信、广播、电视、数据中心等）

　　(6)交通运输建筑（机场、车站、码头建筑等）

　　(7)厂矿企业建筑（石油、化工、水泥、煤炭、钢铁等）

　　(8)新能源建筑（光伏发电、风能发电等）

　　4.3系统结构

　　Acrel-2000Z电力监控系统釆用分层分布式设计，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设备选型

　　5.结束语

　　总之电力监控系统，无人值班变电所的实现，并可以利用远动技术使电网调度迅速而可靠，是值得大规模运用的现代能源管理方式。