智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

        一、智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)概述

        智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化和信息化時代應運而生的產物，已經(jīng)被廣泛應用于電網(wǎng)用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫(yī)院、電力和石化行業(yè)等諸多領域的高/低壓變配電系統(tǒng)中。例如，隨著信息技術的發(fā)展，智能建筑已成為城市現(xiàn)代化、信息化的重要標志。智能建筑的組成通常有三個要素，即建筑物自動化系統(tǒng)(BAS)、通訊自動化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動化系統(tǒng)(OAS)。BAS是對整個系統(tǒng)進行綜合控制管理的統(tǒng)一體，它以計算機局域網(wǎng)絡為通信基礎，用于設備運行管理、數(shù)據(jù)采集和過程控制。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)便是BAS中的一個重要組成部分，通過智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可大大提高整個變配電系統(tǒng)的管理水平,方便地與其它BAS聯(lián)網(wǎng),構成完整的樓宇自動化管理系統(tǒng)。因此，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑必不可少的組成部分,可以說沒有智能電力監(jiān)控的建筑稱不上是智能建筑。

        智能電力監(jiān)控系統(tǒng)對高壓開關柜、低壓開關柜、應急發(fā)電機組、電力變壓器和EPS/UPS/ATS等的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。通過實時記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因數(shù)、電度、頻率和電流開關狀態(tài)等各項參數(shù)實現(xiàn)監(jiān)測，當參數(shù)值超出允許的范圍時便產生預警、報警，并對相關設備進行控制。它以較少的投資，極大地提高了供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和自動化水平。

        二、系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲的結構

        智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是由智能測控裝置、網(wǎng)絡設備及計算機設備等互聯(lián)布局而成。系統(tǒng)因項目規(guī)模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層--網(wǎng)絡通訊層--現(xiàn)場設備層”的分層分布式設計思想。這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現(xiàn)的標準，在每層都能相對地完成監(jiān)視控制功能，即可以實現(xiàn)遠方的監(jiān)視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。

        1、以太網(wǎng)遠程監(jiān)控流程圖

        2、通過GPRS遠程監(jiān)控流程圖

        3、各個結構層的具體形式如下：

        主站層(站控管理層)：

        位于監(jiān)控室內，具體包括：安裝有智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺主機等相關外設。負責將通訊間隔層上傳的數(shù)據(jù)解包，進行集中管理和分析，執(zhí)行相關操作，負責整個變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)提供專用的通訊功能模塊，通過專用的以太網(wǎng)硬件通訊接口，以OPC方式或其它通訊協(xié)議向上一級系統(tǒng)(如：BAS、DCS或調度系統(tǒng))發(fā)送相關的數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成。通過中心機監(jiān)控軟件進行實時的監(jiān)控及相應的遠程控制。

        <1>:以下為軟件總操作界面圖

        <2> 以下為部分監(jiān)控界面

        4、通訊間隔層(網(wǎng)絡通訊層)：

        采用通訊管理機，負責與現(xiàn)場設備節(jié)點層的各類裝置進行通訊，采集各類裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)，進行處理后集中打包傳輸?shù)街髡緦?，同時作為中轉單元，接受主站層下發(fā)的指令，轉發(fā)給現(xiàn)場設備層各類裝置。我們現(xiàn)在采用的是以太網(wǎng)遠程及GPRS遠程監(jiān)控模塊進行各通訊節(jié)點的數(shù)據(jù)采集及遠程控制功能。

        現(xiàn)場設備層：

        位于中低壓變配電現(xiàn)場，具體包括：微機保護裝置、多功能儀表、直流屏、溫濕控制器、電動機保護器,電流互感器,控制電箱,總線通訊模塊,交流接觸器及以太網(wǎng)接入模塊、串口延長線、采集電路等功能模塊等。負責采集電力現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，發(fā)送給通訊間隔層，同時也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊間隔層下發(fā)的各類指令。

        電流互感器 總線模塊

        以太網(wǎng)模塊 交流接觸器

        5、數(shù)據(jù)采集中心

        <1>收集數(shù)據(jù)和監(jiān)測電網(wǎng)元件

        先進控制技術將使用智能傳感器、智能電子設備以及其他分析工具測量的系統(tǒng)和用戶參數(shù)以及電網(wǎng)元件的狀態(tài)情況，對整個系統(tǒng)的狀態(tài)進行評估，這些數(shù)據(jù)都是準實時數(shù)據(jù)，對掌握電網(wǎng)整體的運行狀況具有重要的意義，同時還要利用向量測量單元以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的時間信號，來實現(xiàn)電網(wǎng)早期的預警。

        <2>分析數(shù)據(jù)

        準實時數(shù)據(jù)以及強大的計算機處理能力為軟件分析工具提供了快速擴展和進步的能力。狀態(tài)估計和應急分析將在秒級而不是分鐘級水平上完成分析，這給先進控制技術和系統(tǒng)運行人員足夠的時間來響應緊急問題;專家系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉化成信息用于快速決策;負荷預測將應用這些準實時數(shù)據(jù)以及改進的天氣預報技術來準確預測負荷;概率風險分析將成為例行工作，確定電網(wǎng)在設備檢修期間、系統(tǒng)壓力較大期間以及不希望的供電中斷時的風險的水平;電網(wǎng)建模和仿真使運行人員認識準確的電網(wǎng)可能的場景。

        <3>診斷和解決問題

        由高速計算機處理的準實時數(shù)據(jù)使得專家診斷來確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題的解決方案，并提交給系統(tǒng)運行人員進行判斷。

        <4>執(zhí)行自動控制的行動

        智能電網(wǎng)通過實時通信系統(tǒng)和高級分析技術的結合使得執(zhí)行問題檢測和響應的自動控制行動稱為可能，它還可以降低已經(jīng)存在問題的擴展，防止緊急問題的發(fā)生，修改系統(tǒng)設置、狀態(tài)和潮流以防止預測問題的發(fā)生。

        <5>為運行人員提供信息和選擇

        先進控制技術不僅給控制裝置提供動作信號，而且也為運行人員提供信息。控制系統(tǒng)收集的大量數(shù)據(jù)不僅對自身有用，而且對系統(tǒng)運行人員也有很大的應用價值，而且這些數(shù)據(jù)輔助運行人員進行決策。

        6、遠程控制中心的控制及預警信號

        <1>實時對開關運行狀態(tài)、保護工作等開關量進行監(jiān)視。計算機實時顯示和自動報警。

        <2>通過計算機屏幕選擇相應的站號、開關號、合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關狀態(tài)反饋出來，確認后執(zhí)行，實時記錄操作時間、類型、合開關號等。

        <3>通過計算機實時對系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、超限報警、頻率進行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線、棒圖，自動生成報表。

        <4>用于有載變壓器的調壓升/降。

        <5>用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字;以及調整各種儀表的工作狀態(tài)。