變配電計算機監控管理系統的應用

摘要：本文結合工程實例對變配電站計算機監控管理系統的構成、內容及特點進行了敘述，并再現了實時檢測、遠程控制、事故報警及故障分析等功能的實現。

關鍵詞： 變配電 監控 自動化

1概述

變配電站是電力系統組成的一個重要環節，是電力網中線路的重要連接部分，其作用是變換電壓、匯集和分配電能。變配電站能否正常運行關系到電力系統的穩定和安全，因此對變電站進行監控和管理具有十分重要的意義。

計算機信息網絡是電力工業信息化的基礎。計算機技術引入電力領域，一方面使許多輸配電裝置有了智能功能，另一方面也使各保護監測、智能電器裝置及系統之間實現與中央監控系統雙向通信、聯網，形成完整的智能化監控、保護與信息網絡系統，提高了供配電系統自動化程度。變配電站計算機監控管理系統是利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故情況下的監測、控制、計量和供電部門的工作管理有機地融合在一起。由此，變配電管理系統（DMS）的應用日趨重要。

變配電站計算機監控管理系統能對系統各種運行開關量狀態和電量參數進行實時采集和顯示，改進供電質量，力求供電最為安全、可靠、方便、靈活，經濟性好，使變配電管理更為有效，從而改善供電質量，提高服務水平，減少運行費用。

2 系統概述

變配電計算機監控管理系統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、現場管理機、24V直流電源以及中央管理機等組成。中央管理機是本系統的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內，用于整個變配電系統的實時狀態顯示、參數統計、數據分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。

通常變配電計算機監控管理系統采用分布式結構，其保護監測裝置分散就地安裝于開關柜上或直接是智能化型開關電器，通過標準通信接口進入監控系統。這種保護監測裝置或智能開關電器在就地能獨立完成其保護和測量功能而不依賴于通信網絡，計算機可以通過通信網絡采集各種保護、監測裝置或智能化電器的數據，實現實時處理功能。變配電計算機監控管理系統通常由如下部分組成：

遠程數據終端（RTU）：在監控系統中作為現場設備與系統的通信接口，智能化的RTU還可用于存儲與處理數據，執行計算，分析配電網的性能以及監視電能質量。

系統監控站：主要負責對遠程數據終端通過網絡上傳來的數據進行實時計算處理、保存、并根據用戶需要生成各類報表。同時監控站還能根據授權處理操作人員的請求，遠程起、停現場設備等。

管理中心：如果在一個大型的建筑群體中，那么分布在各個區域的系統監控站可以通過專用通信網絡，將信息數據進行集中監控、處理。系統可以對采集的數據進行分類保存、歸檔、統計、調用等數據操作。系統具有實時數據采集、一次接線圖（高、低壓系統）顯示與操作、參數設置、遙控閉鎖操作、事件報警/記錄、曲線/棒圖、報表打印、電能分類管理、故障智能分析、智能聲光報警、負荷分析、用電質量分析、信息管理等功能。

3 實際應用

上海浦東國際機場35KV中心電力監控管理系統是上海浦東國際機場電力調度的重要實現場所，負責整個浦東國際機場的電力調配工作，是整個浦東國際機場電力調配的中心。機場一期工程中，設有航飛站和航翔站兩座35KV中心變電所，二期工程新建了海天路站35KV中心變電所，每座中心變電站均設有獨立的變電站計算機綜合自動化監控系統（SCADA），同時在海天路站變電所設有機場電力調度中心，負責對中心變電所進行中央調度。

機場35KV中心電力計算機監控管理系統采用分層分布式結構，包括調度層、就地監控層和現地設備層三層，采用三級控制模式：調度層——機場電力調度中心；控制層——變電所就地監控系統；現場設備層——現場監控設備、各種電力儀表。系統構成圖如圖１：

1） 現場設備層：
變電站SCADA系統的監控和測量范圍包括主變壓器、35KV高壓柜、10KV高壓柜、所用變、直流電源、UPS不間斷電源和電容器柜。各控制保護單元分設在每個開關柜上，所有的控制、保護、測量、報警等信號均在就地單元內處理成數據信號后，傳輸至前置處理機。各就地單元即使故障，仍可獨立完成本柜的監測保護功能，其監測的信息可反映在開關柜的面板上。

2） 控制層：

變電所就地監控系統集保護、測量、控制、遠傳等功能為一體，采用微機化產品，并充分利用微機的數字通信的優勢將變電站的二次設備（包括測量、信號、控制、保護、自動裝置和遠動裝置等）經過功能組合而形成的標準化、模塊化、網絡化、功能化的計算機監控系統。選用GE Fanuc公司PACSystems系列控制器作為PLC控制站的主控設備，PLC的CPU與I/O模塊之間通過GeniusBUS連接。PLC和微電腦型繼電保護裝置通過Modbus通訊協議連接。為提高系統控制可靠性和時效性，每個開關柜上斷路器分/合閘的控制與分/合閘狀態信號、故障信號通過電纜直接與PLC開關量輸入/輸出模塊連接。

系統可以實時監控電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、視在電度、功率因數、頻率等模擬量信號及斷路器的分合閘、手車工作位置、高溫報警信號、超高溫跳閘信號、斷路器故障信號、事故跳閘信號、綜合保護器的故障等開關量信號。在畫面設計時，充分考慮到采集的數據量大，內容多的特點，設計成以主接線圖為主配合以各個分功能畫面為輔的人機界面。因此畫面內容豐富，包括多種顯示組件如開關狀態、小車位置、電壓數字表及棒圖顯示、電流趨勢圖、歷史曲線圖。當變配電系統的各開關出現過載跳閘、短路故障跳閘等事故跳閘時，計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路開關名稱、事故類別，以方便電力管理更快、更有效地去安排任務，及時的去解決發生的報警故障，在最短的時間內排除故障，以保證系統的安全運行。

3） 調度層：

機場電力調度中心采用星型的工業以太網架構。通過光纖以太網與航飛站和航翔站高壓變電所就地計算機監控系統通訊。系統配置歷史數據庫管理系統，將所監測并統計的各種電量參數、各斷路器或開關的狀態變化時間、報警故障類別、操作人員代碼和時間等數據儲存于系統硬盤，以便對整個變配電系統的運行情況進行分析。系統可以對采集的數據進行分類保存、歸檔、統計、調用等數據操作。

中心報表系統可以根據實際輸入信號，編制出日、月、年報表。系統可以根據用戶要求按照對象、性質、時間等項止進行檢索，以便進行查詢和故障分析。系統可以根據一天用電負荷情況自動生成負荷列表、用電量曲線以及電能棒圖等，電力管理可以根據列表、曲線或是棒圖來均衡每一個小時用電量，以達到負載利用最高。系統可以統計和打印所監控的所有電流值、電壓值、功率值、功率因數值以及這些參數一天24小時變化曲線；統計和打印各斷路器運行狀態變化時間及故障報警時間和類別；統計和打印各斷路器的操作時間及操作人員代碼；統計和打印有功電度、無功電度的一天24小時內單位小時用電量及電量棒圖。

4、結束語

變配電站計算機監控系統，促進了無人值班變電站的實現，可以利用遠動技術使電網調度迅速而準確地獲得變電站運行的實時信息，完整地掌握變電站的實時運行狀態，及時發現變電站運行的故障并做出相應的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據變配電系統的運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、躲峰填谷，把握安全控制、事故處理的主動性，減少和避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時間，實現對變配電系統的現代化運行管理。

總之，變配電站計算機監控系統具有可靠性高、抗干擾能力強、實時性好及維護簡單等特點。隨著計算機技術的迅速發展，變配電站的計算機化進程越來越快，變配電站計算機監控及無人值守已成為當今電氣自動化領域的發展趨勢其發展勢頭方興未艾。

參考文獻：

1） 變電站綜合自動化技術 黃益莊 出版日期 2000.03 中國電力出版社
2） GE FANUC自動化PACSystems系統介紹 GE FANUC 2003年