1、智能配电监控系统在广州白马大厦电房改扩建工程中的应用摘要：介绍在 10/0.4KV 配电系统中，加装智能电力仪表和变配电监控系统，对于主要回路的电压、电流、频率、功率因数、有功电能等电参量和开关信号进行实时采集；经组网远传至后台，从而实现对低压配电系统的电力状态实时监控和能耗监测。同时设置剩余电流式电气火灾监控系统，用于实时在线监测剩余电流，当达到设定值时，发出预报警信号，提醒工作人员排除故障隐患。关键词：变配电监控系统；RS485通讯；能耗监测；漏电火灾报警系统； Abstract: In the 10/0.4KV distribution system, installation of i
2、ntelligent power meter and power monitor and control system for the main circuit, the voltage, current, frequency, power factor, active power of electric parameters and the switch signal acquisition; by far to the network background, which is of low voltage distribution system power state real-time
3、monitoring and energy consumption monitoring? While installing the residual current fire monitoring system, used for real-time monitoring of residual current, when reaches the set value, send out alarm signal, to remind staff of troubleshooting problems. Key words: power monitors and control system;
4、 RS485 communication; energy consumption monitoring; electric leakage fire alarm system; 中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号： 0 概述广州白马大厦建筑面积约 5.8 万，地下 1 层，地上 9 层，地下 1 层为停车场，设备机房，管理用房使用；地上部分主要作为商铺及配套用房使用，属于一类高层公共建筑，耐火等级为一级。根据配电系统管理和能耗监测的要求，需对该大厦电房改扩建工程涉及的配电柜进行智能化管理及监控，以提高管理水平，降低劳动强度成本。同时保证电力系统的可靠性及运行、检修的方便，配变配电
5、智能化管理及监控系统(带 UPS)采用分层分布以太网结构，分为站控层、通讯管理层、间隔层。 本项目实际要监控内容包括智能化电力监控系统和漏电火灾监控报警系统。 电力监控系统设计 在地下一层配电房内的主变低压进出线柜、低压母联柜、市电、发电机切换柜、发电机进线柜和其他低压馈线回路设置三相数字式多功能测控电表 116 台，测量一回线路的全部三相电量：U、I、P、Q、Cos、kWh、kVarh、f 等；在配电房内的低压馈线回路设置单相数字式多功能测控电表 37 台，测量一回线路的单相U、I、P、Q、Cos、kWh、kVarh、f 等；并通过通讯接口将上述采集的数据上传至配电房隔壁值班室和监控中心的监
6、控主机，在主机上实时显示出来，同时对各种配电参数进行记录，为大厦的能源管理提供准确数据支持。 同时,可通过系统远程对带分励线圈的开关进行脱扣控制. 电力监控系统构成采用现场中低压智能监控模块单元实时采集系统数据及故障信号，由监控中心集中运行监控的结构。把分配电所以及中心变电所通过智能监控模块采集到的数据直接传送到中心变电所的主机。整个监控系统分为三部分：现场采集层，通讯层和中心站监控层。 2.1 现场采集层 现场采集层由现场监控单元实现对每个变电所的时数据采集分析与处理。可以测量的电力参数应该包括：电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波含量、电度、漏电电流等，同时对每一回路的断路器状态等参数进
7、行实时监测并上传，并通过图形和图表观察故障回路、故障时间、故障地点等参数。监控单元采集的数据及信息都通过 RS485 通讯口进行通讯串行连接，使用液晶屏显示个电力参数及开关状态，以 Modbus 通讯协议与监控中心主机进行通讯传输。 2.2 通讯层 选用屏蔽双绞线作为分仪表到串口服务器的通讯通道，系统在屏蔽双绞线通道中采用标准的 ModbusRTU 协议进行数据传输。 从串口服务器到中心监控主机采用专用局域网络搭建。串口服务器TCPIP 协议出口 100BaseTX，将数据送到监控中心。 2.3 中心站监控层 中心站监控室设监控服务器，负责收集由现场监控模块采集的各种电力参数及故障信号，并且通
8、过系统软件进行统一的处理、分类、归纳和总结。对系统供配电实现集中、全面、实时的远程监测，将每个主出线柜的供电质量、事故报警、电能分配等情况及时、准确的反应到系统中并显示出来，并通过全局考虑下发调度命令，对每个配电柜实行同步管理，做到掌握全局电力于指掌之间。同时对位于监控室内的高低压配电的各种电力参数采集并显示及处理，根据距离使用方便采用 RS485 总线，直接与线控主机进行通讯， 3 电力监控系统的主要功能电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各回路电力参数的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运
9、行状况。3.1 数据采集与处理： 实时采集模拟量、开关量、数字量、温度量、以及各类事件信息。对实时数据进行统计、分析及计算。实时计算各线路的功率因数、有功、无功功率值；实时计算每日、每月各条线路的有功，无功最大、最小及平均值；实时显示各变压器温度值；实时计算每日、每月各变压器温度最高、最低与平均值；实时显示各高压进线的频率、谐波分析情况；实时显示、统计各回路各时段的电度值,对电能数据进行分时计费统计,应根据用户要求具有多种分时计费(峰、谷、平值等)方案和费率的种类。实时显示、统计各回路每日、每月、每年的有功电度总值和无功电度总值；实时显示电容的投切状态以及手动/自动状态。 数据采集周期、方式、
10、参数等可由用户在线定义，状态量的变化应优先传送。 3.2 报警处理 设置预告信号和事故信号，并产生不同的音响报警及闪光，自动推出相应画面，对应事故、故障设备的图形发生闪动变位，窗口提示事件内容及处理指导。报警信号可在监控主机上人工确认复归。报警同时启动事件打印输出功能。预告信号部分：线路过负荷、系统自诊断故障、母线电压越限、变压器温度越限等。事故信号部分：保护装置动作、开关变位。 3.3 事故追忆显示画面 保护动作发生时，系统自动启动相关的测量数据记录，供系统进行事故追忆，可任意选择想要查看的事故追忆数据。 （1）接线图；（2）工况图；（3）棒图；（4）曲线画面。 一览表 包括事故信号一览表、
11、故障信号一览表、操作信号一览表、保护定值一览表。 3.5 系统可用性指标 系统在完成系统重要功能(重要功能为：SCADA、历史数据存储、通信、网络分析)的前提下，满足以下性能指标：系统可用率99.9%；遥控执行可靠率99.99%；综合保护监控单元和计算机的运行寿命大于 10年。 3.6 遥控跳合闸控制 通过监控主机能实现断路器远方跳合闸。 3.7 远动通信 预留与其它监控系统和企业管理信息网的接口。 3.8 历史数据存储 系统主站设有历史数据库，记录周期可设定，保留全部监测量：一日 24 小时、一月内每日和一年内每月的统计数据；以及重要事故、操作记录保存的时间，各历史数据及在线查询、显示，保存
12、时间可在线修改。全站的数据至少能保存三年，同时也能够转存储到光碟长期保存。 3.9 保护定值修改 监控主机能显示各线路的保护配置并能对所有保护定值进行设置和修改， 也能对各保护功能进行投退，以适应开关所内保护多种运行方式，修改时必须输入相应密码才能进入。 3.10 报表功能 提供功能强大、灵活自如的报表编辑工具。所见即所得并可自动生成。应提供典型报表模板。应支持定时和随机两种打印方式。随机打印是自动记录故障，事故情况下操作时的事件，并响应手动选择的各打印功能；定时打印是专用于定时报表的打印。 3.11 生成与修改 开关量输入、遥控量输出定义及修改；人工参数的置入、模拟图及相关图的生成修改；打印
13、报表自动生成及修改。 3.12 运行及配电管理功能 系统具有交接班记录、运行记录、操作票管理记录、检修维护记录、技术资料管理记录、设备管理记录、继电保护定值管理记录等功能。 3.13 系统自诊断及自恢复 3.14 故障录波和谐波分析系统 3.15 自动报表邮件 3.16 安全性管理 系统软件设置支持多种权限分区和密级设置，为系统管理员、工程师、一般值班操作人员等提供分级密码，并对所有操作自动进行带时标事件记录，可建立良好的反事故措施。 3.17 系统的可用性 系统的设计充分考虑了在整个工程环境中的不同因素，以保证在现场安装调试后立即适用并进入稳定可靠运行，系统年可用率大于 99.9%。 3.1
14、8 系统的可维护性 系统的硬件、软件设备便于维护，各部件都具有自检和联机诊断校验的能力。软件有备份，便于工程师安装启动，应用程序易于扩充，数据库存取为用户程序留有接口并提供二次开发的数据库资料，支持其他大型数据库（如 SQL Server） ，可以向以太网数据库服务器传送实时数据，便于用户自行编制的程序加入系统中运行。 3.19 系统的可靠性 系统在工程现场运行具有很高的可靠性，其平均无故障时间MTBF50000 小时。 3.20 系统的容错能力 软、硬件设备具有良好的容错能力，当各软、硬件功能与数据采集处理系统的通讯出错，以及当运行人员或工程师在操作过程中发生一般性错误时，均不影响系统的正常
15、运行。 3.21 系统的安全性 正常情况下，硬件和软件设备的运行均不会危及变电站的安全稳定运行和工作人员的安全。 3.22 系统的抗电磁干扰能力 4 漏电火灾报警系统设计 系统在地下一层配电房内的主变低压进出线柜、低压母联柜、市电、发电机切换柜、发电机进线柜、低压馈线柜等需要火灾预警的回路安装火灾漏电预警模块（相应回路三相电缆及零线电缆需穿芯安装漏电流互感器）147 块，模块通过串行总线接入值班室监控主机，在监控主机上显示出来。 系统设置监控主机两台，一设于配电值班室、另一设于监控中心。 各配电柜对应的监控模块详见下图。 5 漏电火灾报警系统构成 系统由剩余电流式电气火灾监控探测器、监控主机组
16、成，用于实时在线监测剩余电流，达到设定值时，发出预报警信号，提醒工作人员排除故障隐患。 6 漏电火灾报警系统主要功能 接收来自剩余电流式电气火灾监控探测器的报警信号，显露故障地址并发出报警提示音，并将故障、操作信号存储记录下来。 具有多级报警功能，能根据漏电电流的大小设置报警级别； 实时在线监测故障点变化状态、进行“遥测、摇控、遥讯、遥调”功能。自动切换电源功能，可显示系统电源状态，当主电源断电时，自动切换到备用电源，当主电源恢复供电时，自动切换到主电源。保障系统电源不间断供电。 实现消防联动功能，能接受到自消防系统的 24V 脱扣信号，并将脱扣信号反馈至消防系统。 可将系统自动断电功能设置为
17、手动断电模式。 探测器能接受并显示中央控制站传送的设定参数，具备控制现场操作功能外，还能向终端控制台传送故障动态及数据信息。 监控主机能对各分散的探测器进行电气参数信息采集、处理、故障信息进行自动分析，并实时记录和显示故障，以及设定的电气线路图和负载用户档案。 监控主机可直接对各分散的探测器进行控制，由监控计算机利用鼠标点击相应的指令对各分散的探测器进行统一管理指挥、检测、显示，并实现遥调、遥讯、遥测、遥控。可以完成系统的监视参数显示、实时记录、事故报表打印、故障状态显示、日常管理、维护管理以及人机交换管理功能等强大功能。探测器可由监控主机提供设定保护值，并向监控主机传送相关的数据和状态信息。
18、 图形用户界面，操作人员可通过形象的图形加文字菜单及联机帮助进行操作，具有全局事件响应功能，以动态图和声音提示系统设备的异常。具有事故记录、用户负载档案、故障动作语音提示等，故障状态均可在监控主机的用户界面上显示。 采用分级密码设定，聘用制非专业人员的操作，避免越权操作，防止非法用户的入侵，对重要数据的修改，只有授权用户进行重复确认后才能完成。 当发生漏电事故时，显示故障类型和语音提示，从而及时准确地指导维护人员对故障进行处理。 监控主机可对分散的探测器集中高度、控制、保护、监视、显示，达到了用电安全管理、控制、保护、分析、记录于一体的信息化管理要求 7 结束语随着社会的快速发展，用户对供配电自动化和智能化的要求越来越高，实现配电室的无人职守已经成为未来配电自动化发展的一个方向；本智能配电自动化系统的实施，可以带来巨大的经济效益与社社会效益，保证了供电安全可靠性，提高电力品质，减员增效。也能提高管理水平，资料化管理，计算机/网络化管理,提高决策水平。并能提高用户形象，转变传统管理运营方式，实现管理信息化。 参考文献： 1 中国建筑工业出版社建筑电气设计与施工（第二版） 2 任致程、周中编著电力电测数字仪表原理与应用指南中国电力出版社 2007.4
