智能电力综合测控(电力监控系统在智能变电站中的设计与应用)

Posted 2023-05-29

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智能电力综合测控(电力监控系统在智能变电站中的设计与应用)

摘要：电力监控系统在智能变电站中的应用必须满足电力监控系统在安全性、可靠性和经济性方面的基本要求。同时，还需要保证测控功能的完整性，从而保证电力监控系统在智能变电站中的高效使用。文章对电力监控系统在智能变电站的作用进行分析，研究电力监控系统在智能变电站中的应用。

关键词：电力监控系统;智能变电站；应用；对策

0引言

智能变电站存在的意义和价值就是通过对当前现有科学技术手段的合理应用，以先进的集成措施等，实现智能设备高效、节能环保的操作和运用。智能变电站的提出以及在实践中的应用，不仅可以满足新时期数字化、智能化发展的需求，而且可以最大限度保证各种智能设备实现高效利用。智能变电站与传统模式下的变电站相比，具有明显优势特点，借助电力控制系统，有利于智能变电站的安全、可靠运行。

1电力监控系统在智能变电站中的作用

1.1安全性、可靠性、经济性

智能变电站在日常运行时，电力监控系统在其中具有不可替代的影响和作用。电力监控系统要想实现在实践中的合理应用,就必须要保证安全性、可靠性。由于智能变电站中已经增加了各种不同类型的过程层设备，比如当前比较常见的设备类型包括合并单元、智能终端等。这些过程层设备在应用时，可以促使监控系统当中的测控功能作用在实践中得到有效的应用，也就是对该系统可以起到良好的辅助作用，对测控功能在应用时的响应时间延长方面具有实质性意义。智能变电站的站控层设备、对应的功能作用在具体应用时，虽然已经经过了一系列的统一规范、合理管控，但是由于智能变电站在应用时,其自身在信息采集量方面非常庞大,远动通信的信道以及整个规约的传输容量会受到一定限制影响，此时由于调度管理以及处理能力等方面带来的制约影响，导致智能变电站在实践中根本无法实现整个智能变电站的运行水平，而且还会影响到其在实践中的宣传和推广，无法满足经济效益的基本要求。

1.2测控功能的完备性

智能变电站测控装置在实际应用中，其自身现有的诸多功能作用可以尽量满足电网在运行时的基本要求。但是需要注意的一点就是在提供同步相量测量时以及非智能化设备的监控功能时，仍然会受到很多因素的影响，导致其自身的功能必须要在实践中不断完善和优化，才能够将其自身的作用充分发挥出来。尤其是在当前有关新能源的分布式接入环节更是如此，针对这一现象,无形当中对于测控装置功能的完备性要求有所提升。

2电力监控系统在智能变电站中的实践应用

2.1网络管理

电力监控系统在智能变电站中的应用，在站控层、过程层等各方面通讯管理开展中，可以在网络背景下实现有序操作。在网络通讯管理工作开展中，必须要重视交换机在其中的应用价值。这是由于交换机在正常工作状态下，可以为智能变电站的安全性、稳定性提供保证，由此可以看出，交换机在运行时，必须要结合现实要求，对其进行不断强化，以满足智能变电站在运行时的基本要求。与此同时，在电力监控系统的运行中，智能变电站在其中的应用必须要将网络管理的基础性地位以及功能作用充分发挥出来。在这一基础上，通过对SNMP协议的应用，可以从根本上实现对现有交换机整体运行现状全方位的了解和分析。这样不仅有利于从中得出准确、可靠的信息数据作为支持，而且还可以为工作人员的日常监测和管理工作提供便利条件团。在电力监控系统的实际应用过程中，发现其中总共会涉及到5个10 kV 的变电站,在这一基础上,每一个变电站当中会涉及到两台10 kV/380 V的变压器。在整个操作过程中，通常情况下会直接利用两进线一母联的结构方式，每一个变电站内部会涉及到的低压馈出线大概有80多条。通过对现有数据高效的传输。久而久之，不仅会直接影响到电力监控系统，可以直接将该系统划分为5个小型的工作站，同时还包括一个主监控中心。在操作过程中，其通讯网主要是利用 100 mTCP/IP光纤以太网来进行运行,而在小站内的现场监控层则主要是直接利用Madbus总线通讯来进行操作。

2.2顺控操作

智能变电站在实践中的宣传、推广，促使智能变电站当中的刀闸操作在具体开展中，必须要进行适当的改革、创新和优化,也就是要在实践中真正实现程序化的操作模式。这种操作模式又可以被称之为“顺控操作”，即通过各种不同类型的方式以及其自身运行状态,可以对其进行具体的转化。在这一基础上，可以对其中的运动机进行录入，同时还可以对其中的一些后台机等不同类型的装置进行合理的操作和控制。比如，在某间隔位置处，从运行状态直接转变成为检修状态。在这种情况下，可以直接以程序自动化的操作模式进行具体开展，这样才能够从根本上实现设备在运行时的具体转变操作。顺控操作中的优势特点相对比较多⑶，不仅可以降低工作人员在日常工作时的心理压力，而且还可以针对运行人员与变电站相互之间的矛盾进行有针对性的缓解。通过这种方式在智能变电站中的应用，可以实现无人值班的基本要求O在保证安全操作的基础上,促使智能变电站的整体运行效率得到有效提升。

2.3智能告警

传统变电站运行中，电力监控系统在使用时基本上都是直接在事件报文之后，按照规定的要求对整个系统进行警告处理。这种情况下，一旦出现变电站等事故,对应的事件数量就会持续性地增加，最终很难对事故进行掌握和控制，势必会引起严重的安全事故。智能变电站在应用时,由于受到电力监控系统的影响，其自身具有告警功能特征,实现信息的检索和分析,与各种事件类型进行结合后，可以实现对测控信息的合理划分，为工作人员提供更多的便利条件。

3智能变电站一体化监控系统的应用

智能变电站一体化监控系统在构建以及具体应用中，与其相对应的信息平台在其中具有非常重要的作用。其中变电站监控软件就是作为信息平台而存在，它是在新形势下基于网络基础，提出的一种全新具有分布式特征的监控软件系统。该系统在应用时，不仅可以实现对智能变电站整个运行过程实时有效地监视，而且还可以对现有各类信息展开合理的分析，给出对应的智能告警,最大限度保证其自身的监控管理作用可以得到有效发挥。

3.1 变电站监控软件智能化特征

变电站监控软件是在最新IEC61850标准的基础上进行更加深入的开发和利用。在该系统的运行中,可以与ICE61850装置进行有效的连接使用。系统建模中通常情况下会直接利用图库一体化的设计方式，整个设计以及配置过程相对比较灵活，用户可以直接根据自身的实际要求,满足个性化配置需求，实现各种不同类型模式的运行。系统在整个布局和使用方面具有一定的便利性特征，各种不同类型的模式可以在应用时实现各类数据库信息内容的共享。更为重要的一点就是在实践中并不需要对数据库内容进行重复填写面。系统在运行时，可以与各种不同类型的数据进行灵活性的配置和利用，最大限度实现系统备份操作，还可以与大容量数据进行有效的结合使用。在应用时，系统自身的安全性非常高，同时还可以支持双机、多机冗余等不同类型的方式运行。系统内部可以对现有的信息模型进行合理的设置和利用,在这一基础上，从根本上对光字牌监视系统进行不断完善和优化，最大限度保证校时功能等得到有效落实。

3.2数据辨识功能软件在变电站监控软件中的应用

智能变电站一体化监控系统在运行中，将数据辨识功能软件引入其中，实现两者的有效融合。通常情况下系统在整个运行时,可以对智能变电站内部的各种数据信息等进行实时有效地分析和处理。在此时,如果岀现告警、事故等,可以直接将告警的基本内容、事故信息等全部体现在对应的变电站主界面当中，同时还可以对主界面、分隔面等进行可视化分析。运行人员通常在具体运作和操作中，可以利用人机会话窗口，实现对智能变电站监控系统运行现状的有效监视，同时还可以对其中涉及到的各类数据信息等进行分析。系统一旦在运行时出现故障问题,可以通过数据辨识软件的事项告警窗口，对其中各类不同事故的基本原因、内容等进行分析。值班人员可以直接根据事项窗当中给出的报警信息等,对其中的量测结果展开深入分析,这样有利于对事故的原因进行査找和总结，最终提出有针对性的处理对策。

4 安科瑞电力监控解决方案

4.1概述

针对用户变电站（一般为35kV及以下电压等级），通过微机保护装置、开关柜综合测控装置、电气接点无线测温产品、电能质量在线监测装置、配电室环境监控设备、弧光保护装置等设备组成综合自动化的综合监控系统，实现了变电、配电、用电的安全运行和全面管理。监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所及配电室等。

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求，针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术、网络技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统，适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站，可实现对变电站全方位的控制和管理，满足变电站无人或少人值守的需求，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

4.2应用场所

适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

4.3系统架构

Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，可分为三层：站控管理层、网络通信层和现场设备层，组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构，根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

4.4系统功能

（1）实时监测：直观显示配电网的运行状态，实时监测各回路电参数信息，动态监视各配电回路有关故障、告警等信号。

（2）电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量。

（3）曲线查询：可以直接查看各电参量曲线。

（4）运行报表：查询各回路或设备指定时间的运行参数。

（5）实时告警：具有实时告警功能，系统能够对配电回路遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

（6）历史事件查询：对事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

（7）电能统计报表：系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况。

（8）用户权限管理：设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

（9）网络拓扑图：支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整地显示整个系统网络结构。

（10）电能质量监测：可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。

（11）遥控功能：可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

（12）故障录波：可在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况。

（13）事故追忆：可自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息。

（14）Web访问：展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备通信状态，用电分析和事件记录。

（15） APP访问：设备数据页面显示各设备的电参量数据以及曲线。

4.5系统硬件配置

应用场合	型号	图片	保护功能
电力监控系统	Acrel- 2000Z		电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。
网关	ANet- 2E8S1		8路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等协议的数据接入，ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT 等协议上传，支持断点续传、XML、JSON进行数据传输、支持标准8GB SD卡（32GB）、支持不同协议向多平台转发数据；每个设备都有多个报警设置。输入电源：AC/DC 220V，导轨式安装。
35kV/10kV/6kV 微机保护装置	AM6-* AM5SE-*		适用于6-35kv配电线路、主变、配电变压器、电动机、电容器、PT监测/PT并列、母联/备自投等中高压柜微机保护
35kV/10kV/6kV 弧光保护	ARB5-M		主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线监测（4组）、11个跳闸出口；
	ARB5-E		扩展单元，多可以插接6块扩展插件，每个扩展插件可以采集5路弧光信号：
	ARB5-S		弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可用于低压柜。弧光探头的检测范围为180°，半径0.5m的扇形区域；
35kV/10kV/6kV 进线柜电能质量在线监测	APView500		相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
35kV/100kV/6kV 高压柜智能操控、节点测温	ASD500		5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4～20mA输出；
35kV/10kV/6kV 间隔电参量测量	APM830		三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，实时及需量，本月和上月值，电流、电压不平衡度，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD显示；

0.4KV低压进线柜多功能电力仪表	AEM96		三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3×1.5(6)A，有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级；工作温度：-10℃～+55℃；相对湿度：≤95不结露
0.4KV低压出线柜多功能电力仪表	AEM72		三相电参量U、1、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、低压出线分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3x1.5(6)A,有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

5 结束语

电力监控系统在智能化变电站中的应用，可以为各环节工作开展提供便利条件。同时可以实现节能、环保的基本目的，在电力监控系统安全可靠的基础上,实现成本的有效控制，以体现出电力监控系统在智能变电站中的应用价值。

参考文献

［1］刘志刚，苏克平，电力监控系统在智能变电站中的应用.

［2］刘劲松，禹晋云，王飞，等.变电站SF6泄漏检测与智能机器人应用结合[J].信息技术,2020( 1): 54-57.

［3］陈立，陈刚，刘主光，等.基于防火墙的手持式变电站运维隔离装置[J].信息技术,2020( 1): 58-62.

［4］安科瑞企业微电网应用手册2020.06版.