0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。
本文以廣州亞運會網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡單介紹變電站的配電自動化監(jiān)測系統(tǒng)。
1 項目概況
廣州亞運會網(wǎng)球中心位于廣東奧林匹克體育中心西北面，總建筑面積3350平方米，由一個可容納10000名觀眾的比賽主場、一個可容納2000名觀眾的比賽副場和14塊室外標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)球場及相關(guān)附屬用房組成。
網(wǎng)球中心整個配電系統(tǒng)分為高低壓兩個部分，分別位于高壓變電所及低壓變電所，電力監(jiān)控系統(tǒng)位于配電室旁邊的電力監(jiān)控值班室。其中高壓配電室共計5個回路，分別為10kV進線、10kV進線2、1#變壓器出線、2#變壓器出線及聯(lián)絡(luò)；低壓變電所共計145個回路，分別采用ACR220E及ACR220ELH，其中ACR220ELH安裝于低壓進線及發(fā)電機進線中。詳細清單如表一所示：
2 用戶需求
網(wǎng)球中心承擔(dān)著亞運會網(wǎng)球比賽的重擔(dān)，其對供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性要求極高。因此建設(shè)一套高效、穩(wěn)定、可靠的電力監(jiān)控系統(tǒng)對于比賽的順利進行起著非常重要的作用。電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，實現(xiàn)對網(wǎng)球中心所有回路設(shè)備的運行狀態(tài)的進行監(jiān)測、預(yù)警、故障分析、統(tǒng)計輸出；
網(wǎng)球中心屬于廣州奧林匹克中心，系統(tǒng)設(shè)計將網(wǎng)球中心電力監(jiān)控數(shù)據(jù)通過奧體中心內(nèi)部局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)通過Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數(shù)據(jù)中心，同時在廣州市供電局10樓設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)公司局域網(wǎng)，通過廣東省104規(guī)約傳輸至供電局調(diào)度中心。從多方位，全角度，深層次來確保亞運供電萬無一失。
3 設(shè)計方案
3.1 主要設(shè)計參考依據(jù)
IEC870-1 《遠動設(shè)備及系統(tǒng)總則一般原理和指導(dǎo)性規(guī)范》
IEC870-4 《遠動設(shè)備及系統(tǒng)性能要求》
IEC870-5 《遠動設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約》
DL 448-91 《電能計量裝置管理規(guī)程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
3.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
圖1
整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理部分包括監(jiān)控管理主機、打印機、UPS電源等；該配電系統(tǒng)分成兩個部分：10kV高壓配電系統(tǒng)以及380V低壓配電系統(tǒng)，相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在高低壓電氣柜、溫控箱以及低壓配電柜內(nèi)，多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、微機綜合保護裝置以及變壓器溫控儀均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)，接入通訊管理機，并由通訊管理機接入電力監(jiān)控主機。數(shù)據(jù)在電力監(jiān)控主機以Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數(shù)據(jù)中心，同時在廣州市供電局10樓設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)公司局域網(wǎng)，通過廣東省104規(guī)約傳輸至供電局調(diào)度中心。
3.3 軟件設(shè)計
Acrel-2000電力監(jiān)控軟件是對現(xiàn)場儀表電能數(shù)據(jù)進行采集與電能數(shù)據(jù)管理的專用軟件，系統(tǒng)為智能化網(wǎng)絡(luò)電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)、通訊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)值處理等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。軟件組態(tài)靈活、實用性強、操作簡單、易于維護和擴展性強。它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，能夠滿足企業(yè)節(jié)能的要求，而且可利用網(wǎng)絡(luò)通訊和IT信息處理技術(shù)，有效的加強碼頭的內(nèi)部管理，提升碼頭的科學(xué)管理決策速度和準(zhǔn)確度。
系統(tǒng)依據(jù)客戶的需求進行設(shè)計，實現(xiàn)了配電監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)顯示、負荷趨勢分析、光字牌狀態(tài)指示、電能數(shù)據(jù)報表、負荷趨勢報表等功能。
人機交互
圖2所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測界面，顯示了當(dāng)前各回路設(shè)備運行狀態(tài)及電力參數(shù)的實時顯示。實時顯示網(wǎng)球中心10kV各回路三相電壓、電流；并顯示當(dāng)前回路斷路器分合閘狀態(tài)，另外對于設(shè)備通訊故障以及負荷越限等非常規(guī)狀態(tài)進行聲光報警，提醒工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理突發(fā)事件，消除隱患，確保所有設(shè)備在安全穩(wěn)定的環(huán)境下運行。
圖2
數(shù)據(jù)采集
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層的測控裝置采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠程設(shè)備運行狀態(tài)、溫度以及進線回路各分次諧波等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢、分析。避免了運行保障團隊直接去配電室查看配電系統(tǒng)運行狀態(tài)，確保在最短時間發(fā)現(xiàn)并排除故障。
故障報警及事故追憶查詢
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因，記錄如圖3所示：
圖3
用戶權(quán)限管理
可根據(jù)用戶要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。
運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況、方便管理員掌握用電設(shè)備的運行狀況，對存在故障隱患的設(shè)備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進，如圖4所示：
圖4
數(shù)據(jù)報表查詢
為了更加直觀的顯示各回路運行的歷史數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)開發(fā)出了報表查詢功能，可以通過時間設(shè)定窗口，查詢?nèi)我庖欢螘r間內(nèi)的或者任意時間點的電度或者電流數(shù)據(jù)。為用戶提供了準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)查詢。
其他功能
除此之外，本系統(tǒng)還具有重要回路詳細電參數(shù)實時顯示。可以顯示1#進線、2#進線及兩路發(fā)電機進線的2~31次諧波的報表及棒圖查詢；顯示高壓回路中設(shè)備的各種運行狀態(tài)。
4 系統(tǒng)特點
系統(tǒng)的軟硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟硬件設(shè)計選擇工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，可靠性非常高；整個系統(tǒng)的智能控制終端，遠程智能通訊控制器全部由16位微機組成，這種集散型控制系統(tǒng)速度快，實時性好，通訊可靠；智能控制終端自帶CPU，采集周期短，實時性強，系統(tǒng)冗余度高；各個子系統(tǒng)都是獨立工作，互不影響；并且和子系統(tǒng)都實現(xiàn)了模塊化，進一步提高了整個系統(tǒng)的安全及可靠性。
5 總結(jié)
本文介紹了廣州亞運會網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)功能。在系統(tǒng)投資運營以后，成功經(jīng)歷了亞運會網(wǎng)球比賽的各階段賽事。如今亞運已經(jīng)成為了歷史，網(wǎng)球中心也成了廣大網(wǎng)球愛好者的新坐標(biāo)。網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)也將繼續(xù)它的光榮使命，為廣大網(wǎng)球愛好者提供安全、穩(wěn)定的用電保障。
