摘要：隨著光纖通信技術(shù)的進(jìn)步、港口功能不斷完善和發(fā)展，港口生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大和延伸，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化港口生產(chǎn)的需求。通過通訊傳輸手段，變電所實(shí)現(xiàn)無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運(yùn)行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場就能了解到電力設(shè)備運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)港口電力設(shè)備管理的自動(dòng)化。基于此，本文主要對(duì)港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞：港口變電所 ；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；設(shè)計(jì)
1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理
港口供電智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用測控現(xiàn)場總線連接所有分布各處裝設(shè)在智能化配電開關(guān)柜、電動(dòng)機(jī)、配電變壓器和其他電器設(shè)備上的遠(yuǎn)程測量控制管理單元組成電能與配電設(shè)施測控網(wǎng)絡(luò)。實(shí)時(shí)監(jiān)測電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等，對(duì)數(shù)據(jù)分析和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，并通過以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于*控制室的系統(tǒng)管理控制計(jì)算機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
2.淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)港口電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理和港口設(shè)備的分布特點(diǎn)，其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活，能有效降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來的影響。
間隔層根據(jù)一次設(shè)備的性質(zhì)選擇智能設(shè)備（如綜合繼保設(shè)備、智能測控設(shè)備等）的配置，智能設(shè)備分散安裝于一次設(shè)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(shè)備采集的各種信息，經(jīng)過處理后上傳至站級(jí)監(jiān)控層，也可將站級(jí)系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級(jí)的智能設(shè)備。各變電站主控單元通過交換機(jī)組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)內(nèi)任何一處光纖故障不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。
站級(jí)監(jiān)控層配置值班員工作站、顯示器、打印機(jī)等。實(shí)時(shí)顯示各種設(shè)備運(yùn)行信息，并可對(duì)各種信息進(jìn)行分析、處理。
2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件部分
變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的采集控制模塊 ：多功能電力綜合儀表、開關(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(xiàn)場管理機(jī)、24V 直流電源以及*管理機(jī)等組成。*管理機(jī)是系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi)，用于整個(gè)變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報(bào)警、控制、報(bào)表打印等。
（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分。對(duì)35kV 以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來實(shí)現(xiàn)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(hào)，經(jīng)過計(jì)算，即可測量出各個(gè)回路電量參數(shù)，儀表同時(shí)帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)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(shù)。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙測”。
②儀表的開關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài)，手車工作位置、電機(jī)儲(chǔ)能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時(shí)對(duì)綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號(hào)和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報(bào)警，并顯示該回路的故障類型。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙信”。
③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)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實(shí)現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測量該回路的實(shí)際電量，實(shí)現(xiàn)遙測， 同時(shí)對(duì)主進(jìn)、母聯(lián)開關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開關(guān)的位置以及故障報(bào)警等開關(guān)量實(shí)現(xiàn)遙信，并對(duì)斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。
（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統(tǒng)組態(tài)軟件，能夠運(yùn)行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺(tái)上。給用戶提供的是全中文界面，簡潔的畫面設(shè)計(jì)、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅(qū)動(dòng)程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接（0DBC） 標(biāo)準(zhǔn)。允許通過第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
2.3傳輸介質(zhì)
本系統(tǒng)可以采用屏蔽雙絞線、單模或多模光纖、無線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設(shè)備與設(shè)備之間、主機(jī)到交換機(jī)之間的連接，而單模或多模光纖則主要用于變電所之間或者上下控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
2.4通信協(xié)議
現(xiàn)場監(jiān)控層設(shè)備接口多采用 RS485總線，標(biāo)準(zhǔn) Modbus 通訊規(guī)約，多數(shù)電力設(shè)備生產(chǎn)廠家也預(yù)留了其他的通信接口，以實(shí)現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與控制。
2.5實(shí)現(xiàn)的功能
上述幾部分構(gòu)成了一個(gè)完整的港口電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)港區(qū)所有具備測控操作功能電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開／關(guān)、報(bào)警、變壓器分解頭位置、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等）、數(shù)字量（頻率、電能量等）、脈沖量等的采集和存儲(chǔ)及停電分析和電氣設(shè)施的其他故障信息的收集分析等。并能通過棒狀圖，趨勢圖等分析顯示。并同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警及記錄、存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等功能。
3.存在的問題和制約因素
3.1系統(tǒng)的兼容性
目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各研發(fā)公司進(jìn)一步配套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制約因素。IEC組織并沒有為電力通信設(shè)備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)相互滲透，電力設(shè)備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場利益，執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議差異性很大，為實(shí)現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換需要大量的工作。
3.2制約因素
在歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)中，各種現(xiàn)場總線技術(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(yīng)用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線設(shè)備簡單、低成本等優(yōu)勢，大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、工程立項(xiàng)時(shí)想到的是應(yīng)用RS485 總線系統(tǒng)，使得我國的變電所監(jiān)控系統(tǒng)與歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)有較大的差距。
4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型
4.1概述
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系
統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶 變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障
4.2應(yīng)用場所
(1) 辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機(jī)關(guān)辦公建筑等）
(2) 商業(yè)建筑（商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等）
(3) 旅游建筑（賓館飯店、娛樂場所等）
(4) 科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)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(shù)據(jù)中心等）
(6) 交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場、車站、碼頭建筑等）
(7) 廠礦企業(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(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)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(shè)備選型
應(yīng)用場合 | 型號(hào) | 保護(hù)功能 |
35kV進(jìn)/饋線 | AM6-F | 三段式（帶方向、復(fù)合龜壓閉鎖）過流保護(hù)、小電 流接地選型保護(hù)、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(hù)、比例制動(dòng)差動(dòng)保護(hù) |
AM6-D3 | ||
AM6-T | 變壓器后備保護(hù)測控、配用變壓器保護(hù) | |
AM6-FD | 變壓樓非電量保護(hù)（獨(dú)立）、獨(dú)立的操作回路 | |
35kV電機(jī) （2000kW以上） | AM6-MD | 電機(jī)差動(dòng)保護(hù)、電機(jī)綜合保護(hù) |
35kV PT監(jiān)測 | AM6-U | PT監(jiān)測 |
35kVr用變 | AM6-TR | 三段式過流、過負(fù)荷保護(hù)、變壓器非電量保護(hù) |
10kV/6kV進(jìn)饋線 | AM5-F | 三段式過流/零序過流、過負(fù)荷保護(hù)（告警/跳閘）、 PT斷線告警、三相一次重合閘、低頻減栽、后加速過流、逆功率保護(hù) |
10kV/6kV廠用變 | AM5-T | 三段式過流/零序過流、過負(fù)荷保護(hù)（吿警償閘）、 控故障告警、PT斷線告警、非電參量保護(hù) |
10kV/6kV異步電機(jī) | AM5-M | 兩段式過流/零序過流/負(fù)序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù) （告警演制）、低電壓保護(hù)、PT斷線告警、堵轉(zhuǎn)例護(hù)、啟動(dòng)超時(shí)、熱過載保護(hù) |
10kV/6kV電容器 | AM5-C | 兩段式過流/零序過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)（告警演閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護(hù)； |
10kV/6kV 母聯(lián) | AM5-B | 進(jìn)線備投/母聯(lián)備投、兩段式過流保護(hù)、PT斷線告警； |
10KV/6RV PT 監(jiān)測 | AM5-U | 低電壓警吿、PT斷線吿警、過龜壓吿警、零序過壓吿警； |
10kV/6kV PT | AM5-BL | 單母線分段系統(tǒng)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(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)、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(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方僦地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)、全電參量測量、柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫、RS485通信 |
3 ~ 35kV 智能操控?zé)o線 測溫一體化裝置 | ASD320 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度 控制及顯示（帶強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、語音 防誤提示、語音已帶電提示、柜內(nèi)照明控制、斷路器分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)、柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫、RS485通信 |
0.4kV-35kV 斷路器觸頭、銅排、 電纜接頭無線測溫傳感器 | 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(yīng)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,傳輸距萬空曠100米 | |
3 ~ 35kV 無線測溫收發(fā)器 | ATC200 | 導(dǎo)軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收12個(gè)ATE200 （ ATE100 ）數(shù)據(jù)，帶RS485 通信接口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線測溫收發(fā)器 | ATC400 | 導(dǎo)軌式/螺絲固定，工作電源DC24V,可接收240個(gè)ATE300數(shù)據(jù)，帶RS485通信接 口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線測溫裝置 | 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(nèi)測量多18點(diǎn)溫度；兩路無源溫度告警輸出；一路 RS485通信接口可將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心 |
無線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(nèi)測量多240點(diǎn)溫度；一路RS485通信接口可將數(shù)據(jù)上 傳到監(jiān)控中心 |
電參量測量 | AEM96 | 三相所有電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率、大需量、歷史電能統(tǒng)計(jì)、開關(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）、開關(guān)量、報(bào)警輸RS485 （MODBUS 或 DL/T645-2007協(xié)議）量測量 |
電力監(jiān)控系統(tǒng)
| Acrel-2000Z
| 可建立配電網(wǎng)絡(luò)一次系統(tǒng)圖，模擬配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無人值班模式；根據(jù)順序 事件記錄、波形記錄、故障錄波，協(xié)助運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)快速故障分析、定位和排除 問題，盡量縮短停電時(shí)間；實(shí)時(shí)采集各回路、設(shè)備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動(dòng)等參數(shù)，對(duì)配電系統(tǒng)和用電設(shè)備進(jìn)行用能分析和能效管理。
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5.結(jié)束語
總之電力監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)無人值班變電所的實(shí)現(xiàn)，并可以利用遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，是值得大規(guī)模運(yùn)用的現(xiàn)代能源管理方式。
參考文獻(xiàn)
