摘 要：介紹了工廠(chǎng)電力監(jiān)控係(xì)統(tǒng)的(dí)實際應用及工(gōng)程施(shī)工中所遇到的問題(tí)和(hé)解決措施(shī)。

關(guān)鍵詞：電(diàn)力(lì)監控係統(tǒng)Modbus通(tōng)信協(xié)議(yì)多功能電表分(fēn)布式(shì)

0引(yǐn)言

係(xì)統(tǒng)功能(néng)概要(yào)變配電計算(suàn)機監控管(guǎn)理係(xì)統
，可以(yǐ)利(lì)用計(jì)算機通(tōng)信網絡(luò)技術使變(biàn)電站(zhàn)值班人員(yuán)迅速(sù)而(ér)準(zhǔn)確(què)地(dì)獲得(dé)變(biàn)電(diàn)站(zhàn)運行(háng)的實(shí)時信息
，完整地(dì)掌握變(biàn)電(diàn)站的(dí)實時(shí)運行(háng)狀態
，及時發(fā)現(xiàn)變(biàn)電站運(yùn)行(háng)的故(gù)障並(bìng)做出相應的決(jué)策和處理
，同(tóng)時(shí)可(kě)以(yǐ)使值班(bān)管理人員根(gēn)據(jù)變配(pèi)電係(xì)統的(dí)運行情況進行負荷分析，合(hé)理調(tiáo)度(dù)，遠控合(hé)分閘
，減少和(hé)避免操作(zuò)，誤(wù)判斷(duàn)
，縮(suō)短事故停電時(shí)間
，實現對(duì)工廠變(biàn)配(pèi)電係統(tǒng)的現代化運行管(guǎn)理。

1變(biàn)電站(zhàn)自動化監控係(xì)統構(gòu)架(jià)

國內外(wài)變電(diàn)站自(zì)動(dòng)化技術的應用(yòng)和發展(zhǎn)大體(tǐ)經歷了集中(zhōng)式和分(fēn)布式(shì)兩(liǎng)個階段(duàn)。

1.1集中式變(biàn)電站(zhàn)自動化(huà)係(xì)統架(jià)構(gòu)

集中(zhōng)式變(biàn)電站(zhàn)係統(tǒng)分為(wéi)現場(cháng)層(céng)，控製(zhì)層(céng)和信息(xī)層(céng)。現場(cháng)層(céng)主(zhǔ)要包括(kuò)高壓開(kāi)關(guān)櫃綜合保(bǎo)護(hù)繼電器，集合(hé)式多功(gōng)能(néng)電表(biǎo)，故(gù)障波(bō)形(xíng)記(jì)錄(lù)器(qì)與變壓器溫度(dù)儀表等。

控製層(céng)采(cǎi)用了1台PI．C
，負責(zé)采集(jí)各(gè)高低壓斷路器分(fēn)合閘(zhá)狀(zhuàng)態，手(shǒu)車(chē)工(gōng)作(zuò)位(wèi)置以(yǐ)及直流屏故(gù)障(zhàng)報(bào)警(jǐng)等信(xìn)號。在(zài)主監(jiān)控計算(suàn)機的控製下
，通過(guò)PLC輸(shū)出(chū)模塊將警(jǐng)報信號盤上光(guāng)字牌(pái)

點(diǎn)亮並(bìng)使(shǐ)聲光(guāng)報警(jǐng)器動作(zuò)。另外
，控製層(céng)使用光纖(xiān)收(shōu)容(róng)箱(xiāng)和ZC-22通(tōng)信轉換器將現場(cháng)層(céng)的綜(zōng)保繼電器(qì)數據轉換(huàn)成RS-232通信方式(shì)
，將(jiāng)數(shù)據傳送到(dào)電(diàn)力(lì)監控(kòng)計(jì)算機。

信息層主要是(shì)l台工控(kòng)機
，安裝了Elipse ScadaV3．0電力監(jiān)控軟(ruǎn)件。電力(lì)監控(kòng)係(xì)統的後(hòu)台(tái)數據(jù)庫(kù)為SOL Server 2000
，用於(yú)保(bǎo)存(cún)電力監控係統采集(jí)的各種數據(jù)以(yǐ)生(shēng)成(chéng)用戶所(suǒ)需的報表和趨勢圖等(děng)。

集(jí)中式變(biàn)電站(zhàn)自動化係統結構存在的主要(yào)問(wèn)題(tí)是：信息(xī)層(céng)的工(gōng)控機(jī)即前(qián)置管(guǎn)理機任務繁重(zhòng)，引綫多(duō)
，形(xíng)成了(liǎo)信息(xī)的(dí)“瓶頸"
，降低了整(zhěng)個係統的(dí)可(kě)靠性。在前(qián)置機(jī)故障情況(kuàng)下
，將失去(qù)當地及(jí)遠(yuǎn)方(fāng)的(dí)所有(yǒu)信息及功能(néng)；自動化擴展(zhǎn)需(xū)求(qiú)的(dí)功能(néng)難以實現。

1.2分布(bù)式變電(diàn)站自(zì)動(dòng)化(huà)係(xì)統架(jià)構(gòu)

整個變(biàn)電(diàn)站自(zì)動(dòng)化係(xì)統(tǒng)網絡采(cǎi)用分層分(fēn)布(bù)式(shì)結構
，按照功(gōng)能劃(huá)分為後台機係(xì)統(tǒng)，服(fú)務器係統和(hé)前置(zhì)機(jī)係(xì)統3個子(zǐ)係統。後台機，服務(wù)器(qì)，前置(zhì)機之(zhī)間(jiān)采用(yòng)高(gāo)速(sù)以太(tài)網通信(xìn)
，前(qián)置(zhì)機(jī)和保護裝置(zhì)，智能(néng)模(mó)塊(kuài)之(zhī)間(jiān)采用主(zhǔ)流(liú)工(gōng)業(yè)接口(kǒu)(如RS-485等(děng))
，內嵌IEC 870—5—103，Modbus RTU等通信規約
，同時為(wéi)企(qǐ)業(yè)管(guǎn)理係(xì)統BA，OA，MIS等留有接(jiē)口(kǒu)
，便(biàn)於(yú)企(qǐ)業內(nèi)部(bù)各個(gè)係統無縫(féng)集(jí)成。分布(bù)式電力監控(kòng)係(xì)統架構(gòu)圖如圖l所(suǒ)示。

圖1分(fēn)布式(shì)電力監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)架構圖

1.3分布(bù)式係統結構相比集中式係統具有(yǒu)以下明顯(xiǎn)的優點(diǎn)：

（1）可(kě)靠(kào)性(xìng)高
，任一(yī)部分(fēn)設(shè)備(bèi)故(gù)障隻影響(xiǎng)局部
，風(fēng)險分散；當站控(kòng)層(céng)係(xì)統或(huò)網絡故(gù)障(zhàng)
，隻(zhī)影響到(dào)監控(kòng)部分
，而(ér)重要的保護，控(kòng)製(zhì)功能(néng)在(zài)間隔(gé)層仍(réng)可(kě)繼(jì)續(xù)運行。

（2）間隔層任(rèn)一智(zhì)能單元損(sǔn)壞不(bù)會導(dǎo)致(zhì)全(quán)站(zhàn)的(dí)通信中(zhōng)斷(duàn)和長(cháng)期占用(yòng)全站的通(tōng)信網(wǎng)絡(luò)。

（3）分布式結構可大大(dà)減少電(diàn)纜
，節(jié)約投資(zī)
，簡(jiǎn)化(huà)了(liǎo)調試(shì)過(guò)程。

2監(jiān)控係統(tǒng)功(gōng)能

2.1變(biàn)配電計算機監控(kòng)管理係(xì)統具(jù)有如下功能(néng)：

（1）變電站(zhàn)實時在綫監視運行
，采用(yòng)變配電(diàn)計(jì)算機監控管(guǎn)理係(xì)統
，不(bù)僅能(néng)對係(xì)統各種運行(háng)開(kāi)關(guān)量狀態和電量參數進行實(shí)時采(cǎi)集和顯示(shì)
，而且(qiě)更安(ān)全，可(kě)靠，直觀(guān)。

（2）及時(shí)準(zhǔn)確地進行故障報警(jǐng)和故障跳閘報警(jǐng)。

（3）可(kě)對潛(qián)在的事(shì)故進行預(yù)報警(jǐng)
，同時(shí)實現各(gè)種(zhǒng)電量的(dí)超限報警。

（4）改(gǎi)善配電(diàn)係統(tǒng)管理(lǐ)。

（5）供(gōng)電質(zhì)量(liáng)(諧(xié)波(bō)失(shī)真度THD／*大，*小(xiǎo)，平(píng)均(jūn)值／電壓(yā)合(hé)格率(shuài))實時分(fēn)析功(gōng)能
，可實(shí)時監測電網供(gōng)電質(zhì)量的(dí)各(gè)項指標(biāo)
，便(biàn)於分析(xī)電網故(gù)障原因。

3應用(yòng)過程中應(yīng)注意(yì)的問(wèn)題

（1）電力(lì)監控(kòng)係統在(zài)工廠實際(jì)應用(yòng)過(guò)程(chéng)中(zhōng)應(yīng)注(zhù)意(yì)如下問題：在電力監(jiān)控(kòng)硬(yìng)件的(dí)選(xuǎn)用上(shàng)應(yīng)注重質量(liáng)穩定(dìng)，保(bǎo)護功能齊全的(dí)硬件(jiàn)。曾(zēng)經某(mǒu)項(xiàng)目選用(yòng)l台研(yán)華工(gōng)控機(EIX；-4504 NPORT)
，在使用不(bù)到(dào)1年的(dí)時(shí)間就發生故障
，導致現場區(qū)域的電力(lì)監控癱癱(huàn)
，無(wú)法(fǎ)實(shí)時監(jiān)測各變(biàn)電(diàn)站高低(dī)壓(yā)開關設備狀(zhuàng)態和變壓器(qì)工(gōng)作(zuò)溫(wēn)度等(děng)重(zhòng)要(yào)參(cān)數
，現場(cháng)的電(diàn)量(liáng)統計(jì)報(bào)表(biǎo)也無法正常生(shēng)成(chéng)。雖(suī)然(rán)聯係(xì)原(yuán)廠(chǎng)家進行(háng)維修
，但(dàn)是由於(yú)維修(xiū)時間超過半(bàn)個月(yuè)
，給用戶(hù)帶(dài)來很大的(dí)不便。

（2）在(zài)電(diàn)力監控(kòng)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)應平衡(héng)好計(jì)算(suàn)機監(jiān)控係統與電能(néng)數據采集(jí)係統的關(guān)係(xì)。監(jiān)控主機(jī)的(dí)首要(yào)任務是(shì)實時(shí)地觀察(chá)變電(diàn)站內各高(gāo)低(dī)壓開(kāi)關(guān)設備(bèi)的(dí)工作狀(zhuàng)態(tài)以(yǐ)及報(bào)警(jǐng)信(xìn)號(hào)
，而電能數據采集是監(jiān)控主機的次要任務。但在(zài)係統應用中
，現場大(dà)量的多(duō)功(gōng)能電表采集數據也接(jiē)人(rén)監控主機(jī)
，造成監(jiān)控主機(jī)既(jì)要(yào)負責與變電(diàn)站內各(gè)綜保繼電(diàn)器(qì)數據通信
，又要和(hé)現(xiàn)場大量(liáng)的(dí)多功能電表進(jìn)行(háng)通信
，導致(zhì)監(jiān)控主機(jī)係(xì)統(tǒng)資(zī)源(yuán)被大量占(zhān)用(yòng)
，係統(tǒng)工作速(sù)度(dù)放慢
，甚(shèn)至(zhì)發生死(sǐ)機(jī)現(xiàn)象(xiàng)。解(jiě)決(jué)辦(bàn)法為(wéi)增加l台(tái)IBM Server運(yùn)行SQL Server2000的工(gōng)作(zuò)計算(suàn)機
，把監控(kòng)係(xì)統(tǒng)分(fēn)成操(cāo)作(zuò)主(zhǔ)機與數(shù)據庫(kù)主(zhǔ)機
，改(gǎi)善數據(jù)庫占用計(jì)算(suàn)機資(zī)源太大(dà)的(dí)問題(tí)。

（3）係(xì)統報(bào)警(jǐng)應(yīng)及(jí)時(shí)準確
，報(bào)警與(yǔ)現場故障時間(jiān)同步(bù)
，*低報(bào)警(jǐng)反(fǎn)應時(shí)間小(xiǎo)於(yú)1秒
，不(bù)能出(chū)現任何誤(wù)動作或(huò)誤報警(jǐng)。由於係統綜保繼電器(qì)的通信連接(jiē)采用(yòng)環(huán)形網絡(luò)架(jià)構(gòu)
，當連接(jiē)的綜保(bǎo)繼電器(qì)數量較多時
，監控(kòng)主(zhǔ)機的一(yī)次(cì)掃描(miáo)周期就需要(yào)半分鐘以(yǐ)上(shàng)
，當(dāng)其(qí)中1台綜(zōng)保繼電器發出的(dí)報(bào)警(jǐng)信息(xī)正好在主機掃描周(zhōu)期剛(gāng)剛結(jié)束時發出(chū)
，待掃(sǎo)描到新(xīn)的(dí)報(bào)警(jǐng)信息(xī)時間(jiān)還需要(yào)1個周(zhōu)期(qī)
，係統(tǒng)報警時間將(jiāng)會超過(guò)1分鐘(zhōng)
，因此不能及時地進(jìn)行(háng)報警。解(jiě)決辦法為優化(huà)係(xì)統的(dí)通信網絡架(jià)構和通(tōng)信(xìn)協(xié)議
，變被動的係統(tǒng)掃描(miáo)查詢(xún)報警(jǐng)信(xìn)息(xī)模式(shì)為報警(jǐng)單元發出報(bào)警信(xìn)息(xī)後係(xì)統主動接(jiē)受和判別(bié)的模式(shì)
，以提高係統報警(jǐng)響(xiǎng)應(yīng)時(shí)間。

（4）在(zài)電(diàn)力(lì)監控(kòng)工程(chéng)施工(gōng)中還應注意電力(lì)監控係統的綫(xiàn)路不能(néng)影響(xiǎng)繼(jì)電保護係(xì)統(tǒng)
，繼電(diàn)保(bǎo)護的控製(zhì)回(huí)路不(bù)能進(jìn)入站內監控係統
，監控係(xì)統(tǒng)隻(zhī)是用(yòng)來顯(xiǎn)示
，安全可(kě)靠性(xìng)等級較(jiào)低(dī)的係(xì)統不(bù)能影響等級更高的(dí)係統；做好(hǎo)係統(tǒng)各報(bào)警(jǐng)點的功能測試(shì)
，在係統(tǒng)完成後(hòu)一(yī)定要進行各(gè)高(gāo)低壓開關(guān)位(wèi)置狀態和報警功能的(dí)測試
，以防發(fā)生誤(wù)報和(hé)漏報。

4安科瑞(ruì)Acrel-2000Z電(diàn)力監(jiān)控係(xì)統解決方(fāng)案(àn)

4.1概述

針(zhēn)對用(yòng)戶(hù)變電(diàn)站（一(yī)般(bān)為(wéi)35kV及(jí)以(yǐ)下(xià)電(diàn)壓等級）
，通過微(wēi)機保(bǎo)護裝置(zhì)，開關櫃綜合(hé)測控裝(zhuāng)置(zhì)，電氣接點無綫(xiàn)測溫(wēn)產品(pǐn)，電(diàn)能(néng)質量(liáng)在(zài)綫監測裝置(zhì)，配(pèi)電室(shì)環(huán)境監(jiān)控(kòng)設備，弧光保護(hù)裝置(zhì)等設備(bèi)組成綜(zōng)合自(zì)動(dòng)化(huà)的(dí)綜合(hé)監控係(xì)統
，實現了變電(diàn)，配(pèi)電，用(yòng)電的安全運(yùn)行(háng)和全麵(miàn)管理。監(jiān)控範圍(wéi)包括(kuò)用(yòng)戶變(biàn)電站，開(kāi)閉(bì)所，變電(diàn)所(suǒ)及配電(diàn)室等(děng)。

Acrel-2000Z電(diàn)力監控係統是(shì)安科瑞電(diàn)氣股(gǔ)份有限公司根據電力(lì)係統自(zì)動化及無(wú)人(rén)值(zhí)守的要求
，針(zhēn)對35kV及(jí)以(yǐ)下電壓等級研(yán)發出(chū)的(dí)一套(tào)分(fēn)層分(fēn)布式(shì)變電站監(jiān)控管(guǎn)理係統。該係統是(shì)應(yīng)用電(diàn)力自(zì)動化(huà)技術，計(jì)算機技(jì)術(shù)，網(wǎng)絡技術(shù)和(hé)信(xìn)息傳(chuán)輸技(jì)術(shù)
，集保護，監(jiān)測(cè)，控(kòng)製(zhì)，通信等功能於(yú)一(yī)體的(dí)開放式，網絡(luò)化(huà)，單(dān)元化，組態(tài)化的係統(tǒng)
，適用於35kV及以下電壓等級的城(chéng)網，農(nóng)網變電站(zhàn)和用戶(hù)變電站
，可(kě)實現(xiàn)對(duì)變電站(zhàn)控(kòng)製和管(guǎn)理
，滿足(zú)變電(diàn)站無(wú)人(rén)或少人值守(shǒu)的需求
，為(wéi)變(biàn)電站(zhàn)安全，穩定，經(jīng)濟運行(háng)提(tí)供(gōng)了堅(jiān)實的保(bǎo)障(zhàng)。

4.2應用(yòng)場(cháng)所

適(shì)用於(yú)軌道(dào)交通(tōng)
，工(gōng)業(yè)
，建築
，學校(xiào)
，商(shāng)業綜合體等35kV及以下用戶端供配電(diàn)自動(dòng)化(huà)係統工程設計(jì)，施(shī)工和(hé)運行維護(hù)。

4.3係統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監控係統采(cǎi)用分(fēn)層分(fēn)布(bù)式設(shè)計(jì)
，可(kě)分(fēn)為(wéi)三層：站控(kòng)管理層，網絡通(tōng)信(xìn)層(céng)和現(xiàn)場(cháng)設備(bèi)層
，組(zǔ)網(wǎng)方式(shì)可(kě)為(wéi)標準網(wǎng)絡(luò)結構，光纖(xiān)星型(xíng)網(wǎng)絡結構，光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結構
，根(gēn)據(jù)用戶(hù)用(yòng)電規模(mó)，用(yòng)電設(shè)備(bèi)分(fēn)布和占(zhān)地(dì)麵(miàn)積(jī)等多(duō)方麵(miàn)的(dí)信(xìn)息綜合考(kǎo)慮組(zǔ)網(wǎng)方式。

4.4係(xì)統功能

（1）實時監(jiān)測(cè)：直(zhí)觀顯示配(pèi)電網的(dí)運(yùn)行(háng)狀態
，實(shí)時(shí)監測各(gè)回路電(diàn)參數(shù)信息(xī)
，動態監(jiān)視(shì)各配電回(huí)路有關故障(zhàng)，告警等信號(hào)。

（2）電參量(liáng)查詢(xún)：在配電(diàn)一(yī)次圖中
，可以直(zhí)接查看該(gāi)回(huí)路詳(xiáng)細電(diàn)參量。

（3）曲綫(xiàn)查詢：可(kě)以直(zhí)接(jiē)查看各(gè)電(diàn)參(cān)量(liáng)曲綫。

（4）運(yùn)行報表(biǎo)：查(chá)詢各(gè)回路(lù)或設備時間(jiān)的(dí)運(yùn)行(háng)參(cān)數(shù)。

（5）實時告(gào)警：具有實時告(gào)警(jǐng)功能(néng)
，係統(tǒng)能夠對(duì)配電(diàn)回(huí)路遙信變位(wèi)
，保(bǎo)護動(dòng)作，事故跳(tiào)閘(zhá)等事件發(fā)出(chū)告警(jǐng)。

（6）歷(lì)史(shǐ)事件查詢(xún)：對(duì)事件記錄(lù)進行(háng)存儲和管理(lǐ)
，方(fāng)便(biàn)用(yòng)戶對係統事件和報警(jǐng)進(jìn)行(háng)歷史(shǐ)追溯
，查詢統計，事故分析(xī)。

（7）電能(néng)統計報表：係統(tǒng)具備定(dìng)時抄表(biǎo)匯(huì)總統(tǒng)計(jì)功能
，用戶(hù)可以(yǐ)自(zì)由(yóu)查詢自(zì)係(xì)統(tǒng)正常運行以(yǐ)來任(rèn)意時間段(duàn)內(nèi)各配電節點(diǎn)的用電情(qíng)況(kuàng)。

（8）用戶權(quán)限(xiàn)管(guǎn)理(lǐ)：設置(zhì)了用(yòng)戶(hù)權限(xiàn)管理(lǐ)功(gōng)能(néng)
，可(kě)以定義(yì)不(bù)同級別用戶(hù)的登(dēng)錄名(míng)，密碼(mǎ)及操(cāo)作權限。

（9）網絡拓(tuò)撲(pū)圖(tú)：支(zhī)持實(shí)時監(jiān)視(shì)並(bìng)診斷各設(shè)備的(dí)通訊(xùn)狀態
，能夠完(wán)整的顯示整個(gè)係統網(wǎng)絡結(jié)構。

（10）電能(néng)質量(liáng)監(jiān)測：可以(yǐ)對(duì)整(zhěng)個配(pèi)電係統(tǒng)範圍(wéi)內的電能質量(liáng)和(hé)電(diàn)能可靠(kào)性(xìng)狀況進行(háng)持(chí)續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

（11）遙(yáo)控功能：可(kě)以對(duì)整個配電係(xì)統(tǒng)範圍內(nèi)的設(shè)備進行(háng)遠程遙(yáo)控操(cāo)作。

（12）故障錄波：可(kě)在係統(tǒng)發生故(gù)障(zhàng)時
，自動準確地(dì)記(jì)錄故障前，後(hòu)過(guò)程的各種(zhǒng)電(diàn)氣(qì)量的(dí)變化情況(kuàng)。

（13）事(shì)故追憶：可自動記(jì)錄(lù)事(shì)故時(shí)刻前後一(yī)段(duàn)時(shí)間(jiān)的所(suǒ)有實時穩態(tài)信息。

（14）Web訪問(wèn)：展(zhǎn)示頁麵(miàn)顯示變(biàn)電站數(shù)量，變(biàn)壓器數量，監測點(diǎn)位數(shù)量(liáng)等(děng)概況(kuàng)信息
，設備(bèi)通信(xìn)狀(zhuàng)態
，用電分析和(hé)事件記錄。

（15）APP訪問：設(shè)備數據頁麵顯示各(gè)設備(bèi)的電(diàn)參量數(shù)據以及(jí)曲(qū)綫(xiàn)。

5係統(tǒng)硬件配(pèi)置(zhì)

參考(kǎo)文獻(xiàn)：

[1]郭丹(dān)春.工(gōng)廠(chǎng)變電站電(diàn)力監控係(xì)統的應用(yòng)

[5]安(ān)科(kē)瑞(ruì)企業(yè)微(wēi)電網設(shè)計與應用(yòng)手冊2022.05版(bǎn).