為了進一步提升供配電設計的質(zhì)量水平,要整合系統(tǒng)應用要點,充分發(fā)揮電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用價值,提升資源利用率,減少運行中的經(jīng)濟損失和運營成本。分析供配電設計應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的具體作用,從組態(tài)軟件功能設計、網(wǎng)絡方案設計、現(xiàn)場智能監(jiān)控設計 3 個方面對具體設計內(nèi)容展開討論,最后結(jié)合案例分析應用方案。
1 供配電設計應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的作用
電力監(jiān)控系統(tǒng)是融合現(xiàn)代電子技術、計算機技術、控制技術等多元技術類型建立的技術模式,將其應用在供配電設計項目中,能在建構(gòu)集中監(jiān)控管理體系的同時,具備數(shù)據(jù)采集匯總、遙測遙控處理、數(shù)據(jù)綜合分析等功能,以保證智能化系統(tǒng)發(fā)揮價值,為供配電工作效率的全面提高奠定基礎。
1.1 數(shù)據(jù)采集匯總
電力監(jiān)控系統(tǒng)能建立完整的數(shù)據(jù)信息匯總模塊。
(1)模擬量采集。采集的模擬量中,各段的母線電壓數(shù)據(jù)、線路電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)和功率因數(shù)等,都是關鍵參數(shù)。較為常見的模擬量采集過程會采取直流采樣或交流采樣,其中,直流采樣要借助交流電壓、電流等參數(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換器后,換算為模數(shù)轉(zhuǎn)換器能讀取的信號,并且能被應用在實際控制環(huán)境內(nèi)。
(2)開關量采集。獲取斷路器狀態(tài)參數(shù)、隔離開關狀態(tài)、接地刀閘狀態(tài)參數(shù)等,以保證后續(xù)報警信號分析和傳達的及時性。
(3)電能計量分析。完成有功電能、無功電能的實時性采集分析,相較于傳統(tǒng)機械式電能表,電力監(jiān)控系統(tǒng)支持的電能表結(jié)構(gòu)能利用電能脈沖計量和軟件計量等多種方式并行,建構(gòu)完整的分析機制,維持有功電能、無功電能的計量分析,維持綜合應用效果[1]。
1.2 事件記錄
在供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng),要對斷路器合閘/分閘等情況進行實時性記錄,并且保證保護動作順序記錄的合理性和規(guī)范性。與此同時,微機保護流程或監(jiān)控系統(tǒng)采集環(huán)節(jié)也非常關鍵,要匹配充足的內(nèi)存空間,維持數(shù)量和時間段事件順序記錄的規(guī)范性。關鍵的是,后臺監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控通信要具備實時性處理功能,避免信息事件丟失。
1.3 故障實時性錄入
供配電設計體系中,也要對故障問題予以關注,打造更合理的故障分析和控制平臺。設置故障記錄功能模塊,就能對繼電保護動作前后和故障相關的電流量、母線電壓量等進行集中的記錄分析。記錄時間一般是保護啟動前2個電壓周期和保護動作后的10個電壓周期,能維持良好的動作保護,確保重合閘全過程管理的規(guī)范性。
1.4 遠程操作
電力監(jiān)控系統(tǒng)還能搭建完整的遠程操作模式,操作人員借助計算機就能對相關元件予以實時性控制,尤其是斷路器和隔離開關等,落實分閘、合閘操作,能有效避免計算機系統(tǒng)故障影響操作,且在設計中保留人工操作和遠程操作的并行功能。以斷路器操作為例,設置相應的閉鎖功能:淤斷路器在實時性操作的過程中要具備閉鎖自動重合閘
1.5 實時性監(jiān)控
(1)越限報警和記錄。在監(jiān)控系統(tǒng)實時性運行的過程中,能對采集獲取的電流參數(shù)、電壓參數(shù)等基礎模擬量予以實時性跟蹤分析,一旦出現(xiàn)越限問題,就能馬上完成報警信號的處理。
(2)電能質(zhì)量監(jiān)控。在供配電控制體系中,要對電能質(zhì)量予以實時性監(jiān)督管理,才能打造良好的供配電管控模式。一般造成電力設備故障或是誤操作的問題中,電壓/電流靜態(tài)偏差和動態(tài)擾動等現(xiàn)象較為常見,表現(xiàn)為電壓或頻率存在明顯的有效值變化,或出現(xiàn)電壓波動、閃變、電壓暫降等現(xiàn)象,嚴重時會出現(xiàn)暫態(tài)和瞬態(tài)過電壓引起參數(shù)變化。
2 供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)容
2.1 組態(tài)軟件設計
監(jiān)控組態(tài)軟件是具備組態(tài)功能的應用軟件,不僅能實現(xiàn)面向數(shù)據(jù)的監(jiān)控處理,還能完成數(shù)據(jù)采集,維持應用的規(guī)范性和科學性,為操作人員提供實時性觀察匯總數(shù)據(jù)的功能[3]:淤組態(tài)軟件的繪畫功能設計,能配合相應的模塊完成元圖、制位圖、滑動條、標簽、時鐘的繪制處理,配合操作級別和圖層屬性就能完成相關操作工序;于組態(tài)軟件的編輯功能設計,能實現(xiàn)對被編輯對象的旋轉(zhuǎn)、移動、粘貼、對齊等操作;盂在系統(tǒng)程序啟動和退出時借助相應的指令模塊,就能有效完成實時性校驗操作,避免用戶非法處理;榆實時性/歷史性曲線功能設計,調(diào)取相應的數(shù)據(jù)信息,就能顯示出實時性曲線參數(shù)和歷史曲線參數(shù),方便用戶直觀了解現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變動情況;虞報表處理,對數(shù)據(jù)信息予以匯總分析,從而結(jié)合預定的格式輸出信息,了解組態(tài)結(jié)構(gòu),操作十分靈活且便捷;愚OPC 接口設計,電力監(jiān)控系統(tǒng)的最大價值是建立實時性數(shù)據(jù)的收集和分析能力,有效評估變電站自動化、樓宇自控等功能獲取的數(shù)值參數(shù),完成合理的數(shù)據(jù)交換工作,維持數(shù)據(jù)項處理的實時性。
2.2 網(wǎng)絡方案
依據(jù)供配電設計的基本要求,要結(jié)合具體情況落實相應的網(wǎng)絡方案,維持應用管理的科學性和完整性。目前,較為常見的網(wǎng)絡方案主要有以下 3 種。
(1)針對一些現(xiàn)場智能監(jiān)控設備數(shù)量少且對應設備分布較為集中的系統(tǒng),將智能設備集中應用在一條總線系統(tǒng)上,配合智能化設備,建立完整的接口轉(zhuǎn)換器、監(jiān)控主機數(shù)據(jù)交換模式,有效實現(xiàn)網(wǎng)絡信息處理(圖1)。
圖 1 第 1 種網(wǎng)絡方案
(2)針對一些現(xiàn)場智能監(jiān)控設備數(shù)量多,且設備分布比較分散的系統(tǒng),要結(jié)合現(xiàn)場智能監(jiān)控設備接入模式,建立完整的現(xiàn)場總線分析機制,并且保證總線分別接入網(wǎng)關,維持現(xiàn)場總線調(diào)度的科學性(圖 2)。
圖 2 第 2 種網(wǎng)絡方案
(3)針對子變電站較多的大系統(tǒng),出于提升整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的考慮,要對每個子站都進行實時性監(jiān)控,這就需要保證每個子站都設置智能監(jiān)控設備,以便于站內(nèi)數(shù)據(jù)運算處理的綜合效果(圖 3)。需要注意的是,監(jiān)控中心主機在獲取授權(quán)后,能對子站監(jiān)控主機的信息、數(shù)據(jù)和動態(tài)予以查詢,維持系統(tǒng)運行效率和信息可靠性。
圖 3 第 3 種方案
2.3 現(xiàn)場智能監(jiān)控設備設計
為了保證現(xiàn)場智能監(jiān)控設備整體布局結(jié)構(gòu)滿足應用預期,要整合相關內(nèi)容,在建立完整 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸模式的基礎上,配合監(jiān)控主機發(fā)出的操作指令,維持良好的動態(tài)分析模式:淤市場上監(jiān)控設備數(shù)量較多,且對應的動能多樣,為了保證整體設計的合理性,在選擇型號的過程中要充分結(jié)合客戶的實際需求,綜合分析電力網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、負荷等級等內(nèi)容,以保證現(xiàn)場監(jiān)控設備選型工作的優(yōu)化,節(jié)省經(jīng)濟成本;于現(xiàn)場監(jiān)控設備要維持各自獨立的狀態(tài),保證數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)范性,配合動態(tài)實時性顯示開關設備,在處理運行參數(shù)、故障信息、事件記錄等內(nèi)容的同時,有效維持數(shù)據(jù)管理的科學性和規(guī)范性。
4 安科瑞電力監(jiān)控解決方案
4.1概述
針對用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級),通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
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、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術,集保護、監(jiān)測、控制、通信等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
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計,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系統(tǒng)功能
(1)實時監(jiān)測:直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關故障、告警等信號。
(2) 電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細電參量。
(3) 曲線查詢:可以直接查看各電參量曲線。
(4) 運行報表:查詢各回路或設備各個時間段的運行參數(shù)。
(5) 實時告警:具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
(6)歷史事件查詢:對事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
(7) 電能統(tǒng)計報表:系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。
(8)用戶權(quán)限管理:設置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
(9) 網(wǎng)絡拓撲圖:支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
(10)電能質(zhì)量監(jiān)測:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。
(11)遙控功能:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。
(12)故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。
(13)事故追憶:可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。
(14)Web訪問:展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息,設備通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。
(15) APP訪問:設備數(shù)據(jù)頁面顯示各設備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。
4.5系統(tǒng)硬件配置
5 結(jié)束語
將電力監(jiān)控系統(tǒng)應用在供配電設計中具有重要的應用價值,能在提升數(shù)據(jù)分析準確性的同時,打造更加完整的電能質(zhì)量監(jiān)督體系,以保證智能設備應用的科學性和規(guī)范性,為電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。