智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

        一、智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)概述

        智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化和信息化時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)用戶側(cè)樓宇、體育場(chǎng)館、科研設(shè)施、機(jī)場(chǎng)、交通、醫(yī)院、電力和石化行業(yè)等諸多領(lǐng)域的高/低壓變配電系統(tǒng)中。例如，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能建筑已成為城市現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志。智能建筑的組成通常有三個(gè)要素，即建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)、通訊自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OAS)。BAS是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制管理的統(tǒng)一體，它以計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)為通信基礎(chǔ)，用于設(shè)備運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)便是BAS中的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可大大提高整個(gè)變配電系統(tǒng)的管理水平,方便地與其它BAS聯(lián)網(wǎng),構(gòu)成完整的樓宇自動(dòng)化管理系統(tǒng)。因此，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑必不可少的組成部分,可以說(shuō)沒有智能電力監(jiān)控的建筑稱不上是智能建筑。

        智能電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、電力變壓器和EPS/UPS/ATS等的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)實(shí)時(shí)記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因數(shù)、電度、頻率和電流開關(guān)狀態(tài)等各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，當(dāng)參數(shù)值超出允許的范圍時(shí)便產(chǎn)生預(yù)警、報(bào)警，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。它以較少的投資，極大地提高了供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和自動(dòng)化水平。

        二、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)

        智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是由智能測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及計(jì)算機(jī)設(shè)備等互聯(lián)布局而成。系統(tǒng)因項(xiàng)目規(guī)模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是無(wú)論采取何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是采用了“站控管理層--網(wǎng)絡(luò)通訊層--現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層”的分層分布式設(shè)計(jì)思想。這種分層設(shè)計(jì)，符合當(dāng)前通訊體系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，在每層都能相對(duì)地完成監(jiān)視控制功能，即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)視控制，也能夠在上層故障時(shí)不影響本層和下一層的功能。

        1、以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控流程圖

        2、通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控流程圖

        3、各個(gè)結(jié)構(gòu)層的具體形式如下：

        主站層(站控管理層)：

        位于監(jiān)控室內(nèi)，具體包括：安裝有智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)主機(jī)等相關(guān)外設(shè)。負(fù)責(zé)將通訊間隔層上傳的數(shù)據(jù)解包，進(jìn)行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作，負(fù)責(zé)整個(gè)變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的通訊功能模塊，通過(guò)專用的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以O(shè)PC方式或其它通訊協(xié)議向上一級(jí)系統(tǒng)(如：BAS、DCS或調(diào)度系統(tǒng))發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成。通過(guò)中心機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控及相應(yīng)的遠(yuǎn)程控制。

        <1>:以下為軟件總操作界面圖

        <2> 以下為部分監(jiān)控界面

        4、通訊間隔層(網(wǎng)絡(luò)通訊層)：

        采用通訊管理機(jī)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)層的各類裝置進(jìn)行通訊，采集各類裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)，進(jìn)行處理后集中打包傳輸?shù)街髡緦?，同時(shí)作為中轉(zhuǎn)單元，接受主站層下發(fā)的指令，轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層各類裝置。我們現(xiàn)在采用的是以太網(wǎng)遠(yuǎn)程及GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊進(jìn)行各通訊節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程控制功能。

        現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：

        位于中低壓變配電現(xiàn)場(chǎng)，具體包括：微機(jī)保護(hù)裝置、多功能儀表、直流屏、溫濕控制器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,電流互感器,控制電箱,總線通訊模塊,交流接觸器及以太網(wǎng)接入模塊、串口延長(zhǎng)線、采集電路等功能模塊等。負(fù)責(zé)采集電力現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，發(fā)送給通訊間隔層，同時(shí)也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊間隔層下發(fā)的各類指令。

        電流互感器 總線模塊

        以太網(wǎng)模塊 交流接觸器

        5、數(shù)據(jù)采集中心

        <1>收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)電網(wǎng)元件

        先進(jìn)控制技術(shù)將使用智能傳感器、智能電子設(shè)備以及其他分析工具測(cè)量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，這些數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)掌握電網(wǎng)整體的運(yùn)行狀況具有重要的意義，同時(shí)還要利用向量測(cè)量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時(shí)間信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)早期的預(yù)警。

        <2>分析數(shù)據(jù)

        準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理能力為軟件分析工具提供了快速擴(kuò)展和進(jìn)步的能力。狀態(tài)估計(jì)和應(yīng)急分析將在秒級(jí)而不是分鐘級(jí)水平上完成分析，這給先進(jìn)控制技術(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行人員足夠的時(shí)間來(lái)響應(yīng)緊急問(wèn)題;專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息用于快速?zèng)Q策;負(fù)荷預(yù)測(cè)將應(yīng)用這些準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及改進(jìn)的天氣預(yù)報(bào)技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷;概率風(fēng)險(xiǎn)分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設(shè)備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運(yùn)行人員認(rèn)識(shí)準(zhǔn)確的電網(wǎng)可能的場(chǎng)景。

        <3>診斷和解決問(wèn)題

        由高速計(jì)算機(jī)處理的準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)使得專家診斷來(lái)確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問(wèn)題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運(yùn)行人員進(jìn)行判斷。

        <4>執(zhí)行自動(dòng)控制的行動(dòng)

        智能電網(wǎng)通過(guò)實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)和高級(jí)分析技術(shù)的結(jié)合使得執(zhí)行問(wèn)題檢測(cè)和響應(yīng)的自動(dòng)控制行動(dòng)稱為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問(wèn)題的擴(kuò)展，防止緊急問(wèn)題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設(shè)置、狀態(tài)和潮流以防止預(yù)測(cè)問(wèn)題的發(fā)生。

        <5>為運(yùn)行人員提供信息和選擇

        先進(jìn)控制技術(shù)不僅給控制裝置提供動(dòng)作信號(hào)，而且也為運(yùn)行人員提供信息?？刂葡到y(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對(duì)自身有用，而且對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行人員也有很大的應(yīng)用價(jià)值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運(yùn)行人員進(jìn)行決策。

        6、遠(yuǎn)程控制中心的控制及預(yù)警信號(hào)

        <1>實(shí)時(shí)對(duì)開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)工作等開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視。計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示和自動(dòng)報(bào)警。

        <2>通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕選擇相應(yīng)的站號(hào)、開關(guān)號(hào)、合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關(guān)狀態(tài)反饋出來(lái)，確認(rèn)后執(zhí)行，實(shí)時(shí)記錄操作時(shí)間、類型、合開關(guān)號(hào)等。

        <3>通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、超限報(bào)警、頻率進(jìn)行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線、棒圖，自動(dòng)生成報(bào)表。

        <4>用于有載變壓器的調(diào)壓升/降。

        <5>用于遠(yuǎn)方修改分散繼電保護(hù)裝置的定值、控制字;以及調(diào)整各種儀表的工作狀態(tài)。