智能電力監控系統在高壓配電中的應用

1 引言
變電站綜合自動化技術是以計算機技術廣泛應用為前提的多專業綜合技術。2001年，我廠采用了深圳中電公司的智能化電力監控系統，將這項技術在高壓配電系統進行應用,取得了良好的效果。
本系統包括智能電力監控裝置、通訊設備、系統監控后臺三個部分。智能電力監控完成對廠區所有線路、設備的實時測量和監控;通訊設備完成對監控裝置的所有數據進行傳輸，系統后臺完成企業廠區的SCADA的全部功能，還可實現復雜的規約轉換功能，實現預留接口等。它包含有前臺主機和后臺機及現場各高壓配電設備的測量模塊，485/232轉換口，通訊電纜，串口擴展設備等組成，它和其他自動化系統的不同之處是，由現場各測量模塊完成對電能參數的模數轉換，從現場上傳與下傳至前臺主控機的均是數字化信號，避免了其他形式自動化系統的電能參數現場模-模轉換后到主站控制箱再進行模-數轉換,減少在傳輸中的干擾對測控的影響，還有一個優點是:非永久通訊系統故障時不會因為傳輸中斷而使數據丟失。

2 系統結構及功能
智能化監控系統結構分為三層:主控層、通訊管理層和間隔設備層。系統結構圖參見圖1。

圖1 系統結構圖
2.1 系統結構
系統采用分層分布式的結構，監控裝置都是單元式的裝置，采用集中組屏的方式就近安裝在開關柜附近，系統升級可利用原系統的監控后臺，完成當地監控。主控層的監控微機上實現當地SCADA的全部功能，還可實現復雜的規約轉換功能，實現預留接口與第三方設備、系統通訊(DCS系統的通訊接口)。可以在系統的離線后臺軟件的基礎上進行擴容和升級(需要更換軟件版本、數據庫等)，實現對于系統數據的訪問。整個系統在主控室配置一臺前置機，以Windows 2000為操作系統;另一臺PC機作為后臺機，以Windows 98為操作系統，通過一臺光纖交換機以粗纜方式進行聯網，安裝PECSTAR 1.5的標準網絡版。智能化電力監控系統與一般功能的電子表的概念截然不同。電力監控裝置最終的目的是要實時的對整個廠區的供用電情況進行監視，電子表一般的功能主要是以計量為主，主要是定期或不定期的查看電度等電量參數。智能化監控系統以Windows 2000為操作系統平臺。應用程序采用具有面向對象結構特點的、成熟的、適合電力系統特點的軟件，并具有安全性、實時性和完整性的特點，升級方便。監控主機均在線運行，通過網絡互聯通信。系統為全Windows界面，系統功能嚴格遵循電力系統行業標準和生產標準。功能要點歸納如下。
2.2 數據處理功能設計
遙信量:開關、刀閘、事故總信號及順序記錄、變壓器分接頭位置、接地信號等。遙測量:頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等。脈沖量:主要為電度量。通訊過程實時監視診斷，統計通道的停運時間。各種不同的系統參數可通過Pecstar提供的數據定義編輯器進行配置。使用智能通信處理器:連接至網絡上，與前臺機之間按網絡方式通信。轉發功能:可以以各種不同的規約和不同的通訊方式向上級調度中心或其他同級集控中心轉發。狀態量(遙信量)包括可靠性檢查:檢查數據是否可靠，并進行告警;狀態取反:根據開關量的常開/常閉屬性選擇是否進行狀態取反;變位辯識:辯識故障變位和遙控動作，累計次數及時間;變位告警;人工置數;呆值檢查:對長時間無變化的狀態值發出告警信息;統計變位次數。模擬量(遙測量)包括可靠性檢查:檢查數據是否可靠，并進行告警;變化率檢驗:檢驗數據是否超過規定的靈敏度，決定是否作進一步處理;條件復歸置零:當數據小于規定的零漂限值時，發出越限報警信息;越限檢查:當數據超出正常區間之外時，發出越限報警信號;電度量包括可靠性檢查:檢查數據是否可靠，并進行告警;電度量轉換;統計計算:實時計算峰峰值，谷谷值，日計電量，時時電量。計算量包括系統提供一些標準計算函數對實時數據進行統計、分析、計算，并提供公式編輯功能，使系統能使用計算函數、邏輯函數的組合完成某些特定的計算;計算統計:電壓合格率、主變投入/停用時間，運行率(主站和RTU等廠站)、負荷率、月電量平衡計算、變壓器有載調壓次數和斷路器跳閘次數。事故報警和記錄功能包括1ms順序事件記錄(SOE);上位機設定U、I、P、Q、Cosφ、f、諧波等的上上限、上限、下限、下下限等幾個限值，當測量值越限時發出聲、光報警;
系統發生事故或設備運行工作異常時，自動投入音響報警、推出事故畫面，畫面上相應塊閃光報警，指出事故的性質和異常參數值;用戶可在主機上，通過對開關量或執行繼電器的輸出接點進線邏輯組合定義特定的事故類型，當該定義事故發生時，自動推出相應的故障畫面;
開關量變位報警，且變位對象在屏幕上變色;通信故障報警;報警事件啟動事故追憶;控制操作記錄、保護動作記錄、系統設置記錄、通信故障記錄。統計分析、報表、打印功能包括提供計算工具，分類整理實時采集和記錄所有電量;分時計費;電氣設備運行時間統計;小時、日、月、年電能統計;有功、無功、電流、總負荷、功率因數、電量日/月/年最大值／最小值及出現的時間、日期、負荷率、數字輸入狀態量邏輯運算值等，設備正常／異常變位次數;日、月、年報表;用戶自定義報表格式和計算方法;所有畫面打印、報表定時和召喚打印、事件打印;實時數據庫和歷史數據庫保留兩年記錄。
2.3 監控顯示功能設計
采用多畫面形式提供正常的運行監測，調用各種數據、報表及運行狀態圖、參數圖、電能數據分析等畫面。報警事件窗口具有事件過濾功能;自定義事件信息用于推出事故畫面。
采用先進的TTS語音合成技術，進行事件報警;也可根據不同的事件等級自定義報警聲音。
全組態的圖形工具提供了多達幾十種的電力系統圖元，強大的功能使得在極短的時間內完成圖形繪制成為可能。系統組態和參數設定功能包括提供系統設定、設備接入設定、圖形和報表編輯等組態工具軟件;上位機顯示和設定各種定值;運行參數和越限參數的設定;監控系統的其他參數設定。獨有的郵件中心功能包括系統的郵件中心可以將系統的事件、報表等發到指定的E-mail信箱里面;通過E-mail信箱、手機的綁定，可以通過手機短消息的方式了解當前的運行情況。診斷及維護功能包括在線自診斷報警;數據庫維護、數據庫數據完全備份和恢復;系統功能維護和崩潰后快速恢復功能;控系統的故障診斷。

3 應用范例
3.1 高速定時記錄整定
只整定了高速定時記錄8，11塊3720的高速定時記錄8的具體整定。啟動條件:60%的平均線電壓，為3780V。記錄時限:20S，即1000周波。記錄數據的速度:10周波記錄1個點，即200MS記錄一點。記錄的參數:整定的參數為Ia，IC，U平均線電壓。
3.2 參數越限整定
(1) 60%的平均線電壓，正向越低限觸發，動作結果:高速定時記錄8。
(2) 監視電流，正向越高限觸發，各回路整定值見上面故障錄波觸發值，動作結果:觸發故障錄波。參見附表。

附表 電流越限告警整定表(上位機整定)

4 結束語
該系統投入使用以來，運轉正常，取得了良好的效果。可以對電氣系統中的故障進行錄波或追憶，特別是事故時能夠第一時間了解設備的運行參數及狀態，為事故的正確處理，減小故障的影響，對事后的分析，極大的方便了查明事故原因，及時采取對策，同時可以實施實時監控，實現全面配置后可以實現數據的上傳，實現遙控調度。本系統由于受到當時技改資金的限制，仍有部份高壓配電裝置未能并入該智能電力監測系統中使用，使得我廠該系統不能對所有的重要電氣設備實現全面的實時監控，需要在今后改造中逐步擴展完善該智能監控系統。