摘要：隨著(zhù)光纖通信技術(shù)的進(jìn)步、港口功能不斷完善和發(fā)展，港口生產(chǎn)規模不斷壯大和延伸，傳統的配電系統結構已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現代化港口生產(chǎn)的需求。通過(guò)通訊傳輸手段，變電所實(shí)現無(wú)人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設置遠方或就地監控系統，使運行值班人員不用到設備現場(chǎng)就能了解到電力設備運行情況，從而實(shí)現港口電力設備管理的自動(dòng)化?；诖?span style="font-size:10.5000pt">，本文主要對港口變電所電力監控系統設計進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞：港口變電所 ；電力監控系統 ；設計
1.電力監控系統的原理
港口供電智能監控系統是采用測控現場(chǎng)總線(xiàn)連接所有分布各處裝設在智能化配電開(kāi)關(guān)柜、電動(dòng)機、配電變壓器和其他電器設備上的遠程測量控制管理單元組成電能與配電設施測控網(wǎng)絡(luò )。實(shí)時(shí)監測電力設備的狀態(tài)參數、能耗參數等，對數據分析和對設備進(jìn)行控制，并通過(guò)以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于*控制室的系統管理控制計算機的自動(dòng)監控系統。
2.淺談港口變電所電力監控系統設計
2.1電力監控系統的結構
根據港口電力監控系統的原理和港口設備的分布特點(diǎn)，其電力監控管理系統的設計采用分層分布式結構，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網(wǎng)絡(luò )結構組網(wǎng)方便、配置靈活，能有效降低系統中某元件故障給系統帶來(lái)的影響。
間隔層根據一次設備的性質(zhì)選擇智能設備（如綜合繼保設備、智能測控設備等）的配置，智能設備分散安裝于一次設備上。
通訊管理層配置通訊處理器（主控單元）接收間隔層智能設備采集的各種信息，經(jīng)過(guò)處理后上傳至站級監控層，也可將站級系統發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級的智能設備。各變電站主控單元通過(guò)交換機組成光纖環(huán)網(wǎng)結構，環(huán)網(wǎng)內任何一處光纖故障不影響系統數據傳輸。
站級監控層配置值班員工作站、顯示器、打印機等。實(shí)時(shí)顯示各種設備運行信息，并可對各種信息進(jìn)行分析、處理。
2.2電力監控系統的軟硬件部分
變電所電力監控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(kāi)關(guān)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(chǎng)管理機、24V 直流電源以及*管理機等組成。*管理機是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(gè)變配電系統的實(shí)時(shí)狀態(tài)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。
（1）電力監控系統的硬件部分。對35kV 以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線(xiàn)、母聯(lián)采用電力綜合儀表來(lái)實(shí)現遙測、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連，采集高精度交流信號，經(jīng)過(guò)計算，即可測量出各個(gè)回路電量參數，儀表同時(shí)帶有自檢功能，可與綜合繼電保護裝置配合使用。
①將 CT、PT 直接接入電力綜合儀表測量回路中，即可測量出該回路的電量參數。實(shí)現該回路的“遙測”。
②儀表的開(kāi)關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài)，手車(chē)工作位置、電機儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時(shí)對綜合繼電保護裝置中的故障跳閘信號和內部故障進(jìn)行采集、分析，給予報警，并顯示該回路的故障類(lèi)型。實(shí)現該回路的“遙信”。
③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線(xiàn)圈上，實(shí)現斷路器的遠程控制，即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來(lái)實(shí)現三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線(xiàn)直接相連，測量該回路的實(shí)際電量，實(shí)現遙測， 同時(shí)對主進(jìn)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開(kāi)關(guān)的位置以及故障報警等開(kāi)關(guān)量實(shí)現遙信，并對斷路器實(shí)現遠程遙控。
（2）電力監控系統的軟件部分。變配電所計算機監控系統所安裝的監控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統組態(tài)軟件，能夠運行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺上。給用戶(hù)提供的是全中文界面，簡(jiǎn)潔的畫(huà)面設計、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅動(dòng)程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開(kāi)放式數據庫聯(lián)接（0DBC） 標準。允許通過(guò)第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪(fǎng)問(wèn)本系統數據庫。
2.3傳輸介質(zhì)
本系統可以采用屏蔽雙絞線(xiàn)、單?；蚨嗄９饫w、無(wú)線(xiàn)等數據傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線(xiàn)多用于設備與設備之間、主機到交換機之間的連接，而單?；蚨嗄９饫w則主要用于變電所之間或者上下控制設備之間的網(wǎng)絡(luò )傳輸。
2.4通信協(xié)議
現場(chǎng)監控層設備接口多采用 RS485總線(xiàn)，標準 Modbus 通訊規約，多數電力設備生產(chǎn)廠(chǎng)家也預留了其他的通信接口，以實(shí)現和其他生產(chǎn)廠(chǎng)家設備之間的通信協(xié)議兼容，實(shí)現信號傳輸與控制。
2.5實(shí)現的功能
上述幾部分構成了一個(gè)完整的港口電力監控管理系統。該系統能實(shí)現對港區所有具備測控操作功能電氣設備的遠程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開(kāi)／關(guān)、報警、變壓器分解頭位置、保護動(dòng)作信號等）、數字量（頻率、電能量等）、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設施的其他故障信息的收集分析等。并能通過(guò)棒狀圖，趨勢圖等分析顯示。并同時(shí)實(shí)現故障報警及記錄、存儲、查詢(xún)、統計、報表打印等功能。
3.存在的問(wèn)題和制約因素
3.1系統的兼容性
目前，信息傳輸系統的兼容性已成為裝備監控系統的各研發(fā)公司進(jìn)一步配套和擴充系統功能的制約因素。IEC組織并沒(méi)有為電力通信設備之間的傳輸協(xié)議制定統一的標準去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實(shí)現相互滲透，電力設備成產(chǎn)廠(chǎng)家為謀求 和控制各自的市場(chǎng)利益，執行的網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議差異性很大，為實(shí)現相互之間的轉換需要大量的工作。
3.2制約因素
在歐洲變電所監控系統中，各種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢，已經(jīng)在各控制領(lǐng)域得到廣泛的應用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統。但在國內基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線(xiàn)設備簡(jiǎn)單、低成本等優(yōu)勢，大多數的廠(chǎng)商、工程師在設計產(chǎn)品、工程立項時(shí)想到的是應用RS485 總線(xiàn)系統，使得我國的變電所監控系統與歐洲變電所監控系統有較大的差距。
4.安科瑞電力監控系統產(chǎn)品介紹與選型
4.1概述
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(dòng)化及無(wú)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控管理系統。該系
統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù) 變電站，可實(shí)現對變電站方位的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障
4.2應用場(chǎng)所
(1) 辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等）
(2) 商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機構建筑等）
(3) 旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）
(4) 科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑、會(huì )展中心等）
(5) 通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）
(6) 交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）
(7) 廠(chǎng)礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）
(8) 新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）
4.3系統結構
Acrel-2000Z電力監控系統釆用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)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(wǎng)方式。
4.4設備選型
應用場(chǎng)合 | 型號 | 保護功能 |
35kV進(jìn)/饋線(xiàn) | AM6-F | 三段式（帶方向、復合龜壓閉鎖）過(guò)流保護、小電 流接地選型保護、三相一次重合閘、低頻減載 |
35kV± 變 （2000kVA以上） | AM6-D2 | 兩8B變/三圏變差動(dòng)速斷保護、比例制動(dòng)差動(dòng)保護 |
AM6-D3 | ||
AM6-T | 變壓器后備保護測控、配用變壓器保護 | |
AM6-FD | 變壓樓非電量保護（獨立）、獨立的操作回路 | |
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 電機差動(dòng)保護、電機綜合保護 |
35kV PT監測 | AM6-U | PT監測 |
35kVr用變 | AM6-TR | 三段式過(guò)流、過(guò)負荷保護、變壓器非電量保護 |
10kV/6kV進(jìn)饋線(xiàn) | AM5-F | 三段式過(guò)流/零序過(guò)流、過(guò)負荷保護（告警/跳閘）、 PT斷線(xiàn)告警、三相一次重合閘、低頻減栽、后加速過(guò)流、逆功率保護 |
10kV/6kV廠(chǎng)用變 | AM5-T | 三段式過(guò)流/零序過(guò)流、過(guò)負荷保護（吿警償閘）、 控故障告警、PT斷線(xiàn)告警、非電參量保護 |
10kV/6kV異步電機 | AM5-M | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流/負序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護 （告警演制）、低電壓保護、PT斷線(xiàn)告警、堵轉例護、啟動(dòng)超時(shí)、熱過(guò)載保護 |
10kV/6kV電容器 | AM5-C | 兩段式過(guò)流/零序過(guò)流保護、過(guò)負荷保護（告警演閘）、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； |
10kV/6kV 母聯(lián) | AM5-B | 進(jìn)線(xiàn)備投/母聯(lián)備投、兩段式過(guò)流保護、PT斷線(xiàn)告警； |
10KV/6RV PT 監測 | AM5-U | 低電壓警吿、PT斷線(xiàn)吿警、過(guò)龜壓吿警、零序過(guò)壓吿警； |
10kV/6kV PT | AM5-BL | 單母線(xiàn)分段系統的PT二次并列/解列控制 |
3 ~ 35kV 智能操裝置 | ASD200 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語(yǔ)音 防誤提示、語(yǔ)音已帶電提示、柜內照明控制、斷路器分合次數統計、RS485通信 |
3 ~ 35kV 智能操控裝置 | ASD300 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方僦地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語(yǔ)音 防誤提示、語(yǔ)音已帶電提示、柜內照明控制、斷路器分合次數統計、全電參量測量、柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫、RS485通信 |
3 ~ 35kV 智能操控無(wú)線(xiàn) 測溫一體化裝置 | ASD320 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、語(yǔ)音 防誤提示、語(yǔ)音已帶電提示、柜內照明控制、斷路器分合次數統計、柜內電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫、RS485通信 |
0.4kV-35kV 斷路器觸頭、銅排、 電纜接頭無(wú)線(xiàn)測溫傳感器 | ATE100 ATE200 | 表帶式固定，電池供電，電池壽命不小于5年，測溫范圍-40^-125^,采集周期 25s,發(fā)射周期4min,測量精度±2P,傳輸距離空曠10米 |
ATE300 | 扎帶捆綁固定，CT感應取電，啟動(dòng)電流5A,測溫范圍采集周期15s, 發(fā)射周期15s,測量精度±2P,傳輸距萬(wàn)空曠100米 | |
3 ~ 35kV 無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器 | ATC200 | 導軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收12個(gè)ATE200 （ ATE100 ）數據，帶RS485 通信接口可將數據上傳到監控中心 |
無(wú)線(xiàn)測溫收發(fā)器 | ATC400 | 導軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收240個(gè)ATE300數據，帶RS485通信接 口可將數據上傳到監控中心 |
無(wú)線(xiàn)測溫裝置 | ARTM-Pn | 嵌入式安裝，工作電源AC/DC 1100/220V,可與ATE100. ATE200、ATE30。配合 使用，安裝在高壓柜、低壓柜內測量多18點(diǎn)溫度；兩路無(wú)源溫度告警輸出；一路 RS485通信接口可將數據上傳到監控中心 |
無(wú)線(xiàn)測溫集中釆集觸摸屏 | ARTM-7062HT-（HI) | 嵌入式安裝，工作電源DC 24V,可與ATE100、ATE200. ATE300傳感器配合使用 ,安裝在高壓柜、低壓柜內測量多240點(diǎn)溫度；一路RS485通信接口可將數據上 傳到監控中心 |
電參量測量 | AEM96 | 三相所有電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、大需量、歷史電能統計、開(kāi)關(guān)量事件記錄、歷史記錄、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）、開(kāi)關(guān)量、報警輸RS485 （MODBUS 或 DL/T645-2007協(xié)議）量測量 |
電力監控系統
| Acrel-2000Z
| 可建立配電網(wǎng)絡(luò )一次系統圖，模擬配電網(wǎng)絡(luò )運行，實(shí)現無(wú)人值班模式；根據順序 事件記錄、波形記錄、故障錄波，協(xié)助運維人員實(shí)現快速故障分析、定位和排除 問(wèn)題，盡量縮短停電時(shí)間；實(shí)時(shí)采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動(dòng)等參數，對配電系統和用電設備進(jìn)行用能分析和能效管理。
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5.結束語(yǔ)
總之電力監控系統，促進(jìn)無(wú)人值班變電所的實(shí)現，并可以利用遠動(dòng)技術(shù)使電網(wǎng)調度迅速而可靠，是值得大規模運用的現代能源管理方式。
參考文獻
上一篇 : 基于變電站電力監控系統的探討
