淺談電力監控系統在供配電管理中的應用分析

　　摘要：為了進一步提升供配電設計的質量水平，要整合系統應用要點，充分發揮電力監控系統的應用價值，提升資源利用率，減少運行中的經濟損失和運營成本。分析供配電設計應用電力監控系統的具體作用，從組態軟件功能設計、網絡方案設計、現場智能監控設計 3 個方面對具體設計內容展開討論，*后結合案例分析應用方案。

　　關鍵詞：電力監控系統；供配電設計；Power Logic

　　0 引言

　　隨著科學技術的不斷發展和進步，電力運營管理工作的全面性和科學性受到廣泛關注，要整合電力監控系統應用要點，維持供配電設計效果的應用價值，促進經濟效益和社會效益的和諧統一。

　　1 供配電設計應用電力監控系統的作用

　　電力監控系統是融合現代電子技術、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，能在建構集中監控管理體系的同時，具備數據采集匯總、遙測遙控處理、數據綜合分析等功能，以保證智能化系統發揮價值，為供配電工作效率的全面提高奠定基礎。

　　1.1 數據采集匯總

　　電力監控系統能建立完整的數據信息匯總模塊。

　　（1）模擬量采集。采集的模擬量中，各段的母線電壓數據、線路電壓數據、電流數據和功率因數等，都是關鍵參數。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、電流等參數經過轉換器后，換算為模數轉換器能讀取的信號，并且能被應用在實際控制環境內。

　　（2）開關量采集。獲取斷路器狀態參數、隔離開關狀態、接地刀閘狀態參數等，以保證后續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，相較于傳統機械式電能表，電力監控系統支持的電能表結構能利用電能脈沖計量和軟件計量等多種方式并行，建構完整的分析機制，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控系統，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范性。與此同時，微機保護流程或監控系統采集環節也非常關鍵，要匹配充足的內存空間，維持數量和時間段事件順序記錄的規范性。*關鍵的是，后臺監控系統和遠程監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范性。

　　1.4 遠程操作

　　電力監控系統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；于就地操作和遠方操作能實現互相閉鎖，并且能減少干擾問題；盂結合實時性信息自動分析模式，能對斷路器和隔離開關進行閉鎖操作控制；榆依據實時性應用模式，無論是就地還是遠程操作處理，都能避免誤操作閉鎖產生的影響，并且能實現對象校核、操作性質和命令執行的并行處理[2]。

　　1.5 實時性監控

　　（1）越限報警和記錄。在監控系統實時性運行的過程中，能對采集獲取的電流參數、電壓參數等基礎模擬量予以實時性跟蹤分析，一旦出現越限問題，就能馬上完成報警信號的處理，同時完成越限時間和越限值的記錄。

　　（2）電能質量監控。在供配電控制體系中，要對電能質量予以實時性監督管理，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/電流靜態偏差和動態擾動等現象較為常見，表現為電壓或頻率存在明顯的有效值變化，或出現電壓波動、閃變、電壓暫降等現象，嚴重時會出現暫態和瞬態過電壓引起參數變化。我國針對電能質量的標準主要集中在三相電壓允許不平衡度的規定和電力系統頻率允許偏差等方面，借助電力監控系統應用元件對其進行實時的數據記錄和匯總，以保證綜合控制的規范性。

　　2 供配電設計中應用電力監控系統的內容？

　　明確電力監控系統的作用，就要結合供配電的實際標準，有效匹配相應的設計元素，維持整體設計效果和應用質量，保證綜合設計水平的*優化。

　　2.1 組態軟件設計

　　監控組態軟件是具備組態功能的應用軟件，不僅能實現面向數據的監控處理，還能完成數據采集，維持應用的規范性和科學性，為操作人員提供實時性觀察匯總數據的功能[3]：淤組態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；于組態軟件的編輯功能設計，能實現對被編輯對象的旋轉、移動、粘貼、對齊等操作；盂在系統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，調取相應的數據信息，就能顯示出實時性曲線參數和歷史曲線參數，方便用戶直觀了解現場數據的變動情況；虞報表處理，對指定的數據信息予以匯總分析，從而結合預定的格式輸出信息，了解組態結構，操作十分靈活且便捷；愚OPC 接口設計，電力監控系統的*大價值是建立實時性數據的收集和分析能力，有效評估變電站自動化、樓宇自控等功能獲取的數值參數，完成合理的數據交換工作，維持數據項處理的實時性；輿報警功能模塊設計，主要包括報警數據源、報警顯示方式、報警信號打印等具體模塊，配合實時性確認功能的處理，就能打造完整的應用平臺，維持供配電設計中電力監控系統的作用。

　　2.2 網絡方案

　　依據供配電設計的基本要求，要結合具體情況落實相應的網絡方案，維持應用管理的科學性和完整性。目前，較為常見的網絡方案主要有以下 3 種。

　　針對一些現場智能監控設備數量少且對應設備分布較為集中的系統，將智能設備集中應用在一條總線系統上，配合智能化設備，建立完整的接口轉換器、監控主機數據交換模式，有效實現網絡信息處理（圖1）。

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　　圖 1 第 1 種網絡方案

　　針對一些現場智能監控設備數量多，且設備分布比較分散的系統，要結合現場智能監控設備接入模式，建立完整的現場總線分析機制，并且保證總線分別接入網關，維持現場總線調度的科學性（圖 2）。

　　圖 2 第 2 種網絡方案

　　（3）針對子變電站較多的大系統，出于提升整體系統運行穩定性的考慮，要對每個子站都進行實時性監控，這就需要保證每個子站都設置智能監控設備，以便于站內數據運算處理的綜合效果（圖 3）。需要注意的是，監控中心主機在獲取授權后，能對子站監控主機的信息、數據和動態予以查詢，維持系統運行效率和信息可靠性。

　　圖 3 第 3 種方案

　　2.3 現場智能監控設備設計

　　為了保證現場智能監控設備整體布局結構滿足應用預期，要整合相關內容，在建立完整 數據采集和數據傳輸模式的基礎上，配合監控主機發出的操作指令，維持良好的動態分析模式：淤市場上監控設備數量較多，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合客戶的實際需求，綜合分析電力網絡結構、負荷等級等內容，以保證現場監控設備選型工作的*優化，節省經濟成本；于現場監控設備要維持各自獨立的狀態，保證數據采集、數據傳輸的規范性，配合動態實時性顯示開關設備，在處理運行參數、故障信息、事件記錄等內容的同時，有效維持數據管理的科學性和規范性。

　　3 案例

　　以 Power Logic 軟件為例，電力監控系統配置中，設置 10 kV電源，應用 CM4250 作為基礎設備，采取重要回路和一般回路獨立設置的方案。

　　（1）主中壓進線回路/重要低壓進線回路的監控要按照遙測、遙信、遙控進行分別處理。其中，遙測是對三相電壓、有功功率、無功電能、功率因數、頻率等參數進行調取監控，測量精度達到0.2%；遙信是對開關分合狀態予以監控；遙控是對開關遠程進行分合控制，并且配合通信規約調整，完成電能質量監測。

　　（2）要對一般出線回路進行監控，主要是結合標準通信規約分析通信接口信息，并且 MC 系列多回路監控單元也能完成饋線監控。

　　4安科瑞電力監控解決方案

　　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品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控系統，實現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

　　Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站全方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經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，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

　　4.3系統架構

　　Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

　　4.4系統功能

　　（1）實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監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：查詢各回路或設備指定時間的運行參數。

　　（5） 實時告警：具有實時告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

　　（6）歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

　　（7） 電能統計報表：系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況。

　　（8）用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

　　（9） 網絡拓撲圖：支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

　　（10）電能質量監測：可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。

　　（11）遙控功能：可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

　　（12）故障錄波：可在系統發生故障時，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態信息。

　　（14）Web訪問：展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。

　　（15） APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

　　4.5系統硬件配置

　　應用場合型號圖 片保護功能

　　電力監控系統Acrel-

　　2000Z?電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

　　網關ANet-

　　2E8S1?8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC ?UA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等協議上傳，支持斷點續傳、XML、JSON進行數據傳輸、支持標準8GB SD卡（32GB）、支持不同協議向多平臺轉發數據；每個設備的多個報警設置。輸入電源：AC/DC 220V，導軌式安裝。

　　35kV/10kV/6kV

　　微機保護裝置AM6-* AM5SE-*?適用于6-35kv配電線路、主變、配電變壓器、電動機、電容器、PT監測/PT并列、母聯/備自投等中高壓柜微機保護

　　35kV/10kV/6kV

　　弧光保護ARB5-M?主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個跳閘出口；

　　ARB5-E擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號：

　　ARB5-S?弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜。弧光探頭的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域；

　　35kV/10kV/6kV

　　進線柜電能質量

　　在線監測APView500?相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。

　　35kV/100kV/6kV

　　高壓柜智能操控、

　　節點測溫ASD500?5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出；

　　35kV/10kV/6kV

　　間隔電參量測量APM830?三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示；

　　0.4KV低壓進線柜多功能電力儀表AEM96?三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5（6）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露

　　0.4KV低壓出線柜多功能電力儀表AEM72?三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1.5（6）A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級

　　5?結束語

　　將電力監控系統應用在供配電設計中具有重要的應用價值，能在提升數據分析準確性的同時，打造更加完整的電能質量監督體系，以保證智能設備應用的科學性和規范性，為電力系統可持續發展奠定基礎。

　　參考文獻

　　［1］樊宇。電力監控系統在供配電設計中應用的研究［J］。百科論壇電子雜志，2019（4）：485.

　　［2］成健。探討電力監控系統在供配電設計中的應用［J］。大科技，2019（8）：60-61.

　　［3］安科瑞企業微電網應用手冊。2022.05版。