摘要：隨著光纖通信技術的進步、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，變電所實現(xiàn)無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術設置遠方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運行值班人員不用到設備現(xiàn)場就能了解到電力設備運行情況，從而實現(xiàn)港口電力設備管理的自動化。基于此，本文主要對港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設計進行分析探討。
關鍵詞：港口變電所 ；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；設計
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在智能化配電開關柜、電動機、配電變壓器和其他電器設備上的遠程測量控制管理單元組成電能與配電設施測控網(wǎng)絡。實時監(jiān)測電力設備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等，對數(shù)據(jù)分析和對設備進行控制，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)的原理和港口設備的分布特點，其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設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)絡結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活，能有效降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來的影響。
間隔層根據(jù)一次設備的性質(zhì)選擇智能設備（如綜合繼保設備、智能測控設備等）的配置，智能設備分散安裝于一次設備上。
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備。各變電站主控單元通過交換機組成光纖環(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、打印機等。實時顯示各種設備運行信息，并可對各種信息進行分析、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、24V 直流電源以及*管理機等組成。*管理機是系統(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、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來實現(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)。實現(xiàn)該回路的“遙測”。
②儀表的開關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、電機儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時對綜合繼電保護裝置中的故障跳閘信號和內(nèi)部故障進行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類型。實現(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，實現(xiàn)斷路器的遠程控制，即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測量該回路的實際電量，實現(xiàn)遙測， 同時對主進、母聯(lián)開關的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開關的位置以及故障報警等開關量實現(xiàn)遙信，并對斷路器實現(xiàn)遠程遙控。
（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計算機監(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） 標準。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?；蚨嗄９饫w、無線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設備與設備之間、主機到交換機之間的連接，而單?；蚨嗄９饫w則主要用于變電所之間或者上下控制設備之間的網(wǎng)絡傳輸。
2.4通信協(xié)議
現(xiàn)場監(jiān)控層設備接口多采用 RS485總線，標準 Modbus 通訊規(guī)約，多數(shù)電力設備生產(chǎn)廠家也預留了其他的通信接口，以實現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設備之間的通信協(xié)議兼容，實現(xiàn)信號傳輸與控制。
2.5實現(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)能實現(xiàn)對港區(qū)所有具備測控操作功能電氣設備的遠程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開／關、報警、變壓器分解頭位置、保護動作信號等）、數(shù)字量（頻率、電能量等）、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設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)公司進一步配套和擴充系統(tǒng)功能的制約因素。IEC組織并沒有為電力通信設備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的標準去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術上可以實現(xiàn)相互滲透，電力設備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場利益，執(zhí)行的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議差異性很大，為實現(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)場總線技術比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢，已經(jīng)在各控制領域得到廣泛的應用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于技術水平的制約以及 RS485 總線設備簡單、低成本等優(yōu)勢，大多數(shù)的廠商、工程師在設計產(chǎn)品、工程立項時想到的是應用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)是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、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)濟運行提供了堅實的保障
4.2應用場所
(1) 辦公建筑（商務辦公、國家機關辦公建筑等）
(2) 商業(yè)建筑（商場、金融機構(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、醫(yī)療衛(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) 交通運輸建筑（機場、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)釆用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設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設備選型
應用場合 | 型號 | 保護功能 |
35kV進/饋線 | AM6-F | 三段式（帶方向、復合龜壓閉鎖）過流保護、小電 流接地選型保護、三相一次重合閘、低頻減載 |
35kV± 變 （2000kVA以上） | AM6-D2 | 兩8B變/三圏變差動速斷保護、比例制動差動保護 |
AM6-D3 | ||
AM6-T | 變壓器后備保護測控、配用變壓器保護 | |
AM6-FD | 變壓樓非電量保護（獨立）、獨立的操作回路 | |
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 電機差動保護、電機綜合保護 |
35kV PT監(jiān)測 | AM6-U | PT監(jiān)測 |
35kVr用變 | AM6-TR | 三段式過流、過負荷保護、變壓器非電量保護 |
10kV/6kV進饋線 | AM5-F | 三段式過流/零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、 PT斷線告警、三相一次重合閘、低頻減栽、后加速過流、逆功率保護 |
10kV/6kV廠用變 | AM5-T | 三段式過流/零序過流、過負荷保護（吿警償閘）、 控故障告警、PT斷線告警、非電參量保護 |
10kV/6kV異步電機 | AM5-M | 兩段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護 （告警演制）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)例護、啟動超時、熱過載保護 |
10kV/6kV電容器 | AM5-C | 兩段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警演閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； |
10kV/6kV 母聯(lián) | AM5-B | 進線備投/母聯(lián)備投、兩段式過流保護、PT斷線告警； |
10KV/6RV PT 監(jiān)測 | AM5-U | 低電壓警吿、PT斷線吿警、過龜壓吿警、零序過壓吿警； |
10kV/6kV PT | AM5-BL | 單母線分段系統(tǒng)的PT二次并列/解列控制 |
3 ~ 35kV 智能操裝置 | ASD200 | 一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計、RS485通信 |
3 ~ 35kV 智能操控裝置 | ASD300 | 一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方僦地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計、全電參量測量、柜內(nèi)電氣接點無線測溫、RS485通信 |
3 ~ 35kV 智能操控無線 測溫一體化裝置 | ASD320 | 一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計、柜內(nèi)電氣接點無線測溫、RS485通信 |
0.4kV-35kV 斷路器觸頭、銅排、 電纜接頭無線測溫傳感器 | ATE100 ATE200 | 表帶式固定，電池供電，電池壽命不小于5年，測溫范圍-40^-125^,采集周期 25s,發(fā)射周期4min,測量精度±2P,傳輸距離空曠10米 |
ATE300 | 扎帶捆綁固定，CT感應取電，啟動電流5A,測溫范圍采集周期15s, 發(fā)射周期15s,測量精度±2P,傳輸距萬空曠100米 | |
3 ~ 35kV 無線測溫收發(fā)器 | ATC200 | 導軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收12個ATE200 （ ATE100 ）數(shù)據(jù)，帶RS485 通信接口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線測溫收發(fā)器 | ATC400 | 導軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收240個ATE300數(shù)據(jù)，帶RS485通信接 口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線測溫裝置 | ARTM-Pn | 嵌入式安裝，工作電源AC/DC 1100/220V,可與ATE100. ATE200、ATE30。配合 使用，安裝在高壓柜、低壓柜內(nèi)測量多18點溫度；兩路無源溫度告警輸出；一路 RS485通信接口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線測溫集中釆集觸摸屏 | ARTM-7062HT-（HI) | 嵌入式安裝，工作電源DC 24V,可與ATE100、ATE200. ATE300傳感器配合使用 ,安裝在高壓柜、低壓柜內(nèi)測量多240點溫度；一路RS485通信接口可將數(shù)據(jù)上 傳到監(jiān)控中心 |
電參量測量 | AEM96 | 三相所有電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸RS485 （MODBUS 或 DL/T645-2007協(xié)議）量測量 |
電力監(jiān)控系統(tǒng)
| Acrel-2000Z
| 可建立配電網(wǎng)絡一次系統(tǒng)圖，模擬配電網(wǎng)絡運行，實現(xiàn)無人值班模式；根據(jù)順序 事件記錄、波形記錄、故障錄波，協(xié)助運維人員實現(xiàn)快速故障分析、定位和排除 問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數(shù)，對配電系統(tǒng)和用電設備進行用能分析和能效管理。
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5.結(jié)束語
總之電力監(jiān)控系統(tǒng)，促進無人值班變電所的實現(xiàn)，并可以利用遠動技術使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，是值得大規(guī)模運用的現(xiàn)代能源管理方式。
參考文獻
