0 引言
配電自動(dòng)化，是一項集計算機技術(shù)、數據傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動(dòng)強度。
隨著(zhù)電力網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，用電負荷的持續增長(cháng)，各種新型負載不斷涌現，用戶(hù)更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶(hù)需要更加有效的電力監控管理解決方案來(lái)應對上述變化帶來(lái)的挑戰，以實(shí)現配電系統持續可靠、高效低耗的運行。
本文以廣州亞運會(huì )網(wǎng)球中心電力監控系統為例，簡(jiǎn)單介紹變電站的配電自動(dòng)化監測系統。
1 項目概況
廣州亞運會(huì )網(wǎng)球中心位于廣東奧林匹克體育中心西北面，總建筑面積3350平方米，由一個(gè)可容納10000名觀(guān)眾的比賽主場(chǎng)、一個(gè)可容納2000名觀(guān)眾的比賽副場(chǎng)和14塊室外標準網(wǎng)球場(chǎng)及相關(guān)附屬用房組成。
網(wǎng)球中心整個(gè)配電系統分為高低壓兩個(gè)部分，分別位于高壓變電所及低壓變電所，電力監控系統位于配電室旁邊的電力監控值班室。其中高壓配電室共計5個(gè)回路，分別為10kV進(jìn)線(xiàn)、10kV進(jìn)線(xiàn)2、1#變壓器出線(xiàn)、2#變壓器出線(xiàn)及聯(lián)絡(luò )；低壓變電所共計145個(gè)回路，分別采用ACR220E及ACR220ELH，其中ACR220ELH安裝于低壓進(jìn)線(xiàn)及發(fā)電機進(jìn)線(xiàn)中。詳細清單如表一所示：
2 用戶(hù)需求
網(wǎng)球中心承擔著(zhù)亞運會(huì )網(wǎng)球比賽的重擔，其對供配電系統的穩定性、安全性要求極高。因此建設一套高效、穩定、可靠的電力監控系統對于比賽的順利進(jìn)行起著(zhù)非常重要的作用。電力監控系統工作站，實(shí)現對網(wǎng)球中心所有回路設備的運行狀態(tài)的進(jìn)行監測、預警、故障分析、統計輸出；
網(wǎng)球中心屬于廣州奧林匹克中心，系統設計將網(wǎng)球中心電力監控數據通過(guò)奧體中心內部局域網(wǎng)，將數據通過(guò)Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數據中心，同時(shí)在廣州市供電局10樓設置電力監控系統工作站，數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )公司局域網(wǎng)，通過(guò)廣東省104規約傳輸至供電局調度中心。從多方位，全角度，深層次來(lái)確保亞運供電萬(wàn)無(wú)一失。
3 設計方案
3.1 主要設計參考依據
IEC870-1 《遠動(dòng)設備及系統總則一般原理和指導性規范》
IEC870-4 《遠動(dòng)設備及系統性能要求》
IEC870-5 《遠動(dòng)設備及系統傳輸規約》
DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線(xiàn)標準》
GB/50198-94 《監控系統工程技術(shù)規范》
3.2 系統的網(wǎng)絡(luò )構成
本系統采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
圖1
整套電力監控系統監控管理部分包括監控管理主機、打印機、UPS電源等；該配電系統分成兩個(gè)部分：10kV高壓配電系統以及380V低壓配電系統，相應的一次設備安裝在高低壓電氣柜、溫控箱以及低壓配電柜內，多功能網(wǎng)絡(luò )儀表、微機綜合保護裝置以及變壓器溫控儀均采用RS485通訊接口，通過(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)，接入通訊管理機，并由通訊管理機接入電力監控主機。數據在電力監控主機以Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數據中心，同時(shí)在廣州市供電局10樓設置電力監控系統工作站，數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )公司局域網(wǎng)，通過(guò)廣東省104規約傳輸至供電局調度中心。
3.3 軟件設計
Acrel-2000電力監控軟件是對現場(chǎng)儀表電能數據進(jìn)行采集與電能數據管理的專(zhuān)用軟件，系統為智能化網(wǎng)絡(luò )電力監控系統，系統綜合應用計算機網(wǎng)絡(luò )、通訊、數據庫、數值處理等多種現代信息技術(shù)，是電力系統的基礎和重要組成部分。軟件組態(tài)靈活、實(shí)用性強、操作簡(jiǎn)單、易于維護和擴展性強。它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現方法，能夠滿(mǎn)足企業(yè)節能的要求，而且可利用網(wǎng)絡(luò )通訊和IT信息處理技術(shù)，有效的加強碼頭的內部管理，提升碼頭的科學(xué)管理決策速度和準確度。
系統依據客戶(hù)的需求進(jìn)行設計，實(shí)現了配電監測、實(shí)時(shí)數據顯示、負荷趨勢分析、光字牌狀態(tài)指示、電能數據報表、負荷趨勢報表等功能。
人機交互
圖2所示為本系統配電監測界面，顯示了當前各回路設備運行狀態(tài)及電力參數的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)球中心10kV各回路三相電壓、電流；并顯示當前回路斷路器分合閘狀態(tài)，另外對于設備通訊故障以及負荷越限等非常規狀態(tài)進(jìn)行聲光報警，提醒工作人員及時(shí)發(fā)現并處理突發(fā)事件，消除隱患，確保所有設備在安全穩定的環(huán)境下運行。
圖2
數據采集
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層的測控裝置采集完成，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)、溫度以及進(jìn)線(xiàn)回路各分次諧波等數據。
數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)、分析。避免了運行保障團隊直接去配電室查看配電系統運行狀態(tài)，確保在最短時(shí)間發(fā)現并排除故障。
故障報警及事故追憶查詢(xún)
在配電系統發(fā)生運行故障時(shí)，會(huì )及時(shí)發(fā)出聲光報警提示用戶(hù)及時(shí)響應故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶(hù)查詢(xún)，追憶故障原因，記錄如圖3所示：
圖3
用戶(hù)權限管理
可根據用戶(hù)要求添加和刪除軟件的用戶(hù)數量和設置用戶(hù)的權限。針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的安全，可靠運行。
運行負荷曲線(xiàn)
定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況、方便管理員掌握用電設備的運行狀況，對存在故障隱患的設備及時(shí)提出整改，對不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)，如圖4所示：
圖4
數據報表查詢(xún)
為了更加直觀(guān)的顯示各回路運行的歷史數據，本系統開(kāi)發(fā)出了報表查詢(xún)功能，可以通過(guò)時(shí)間設定窗口，查詢(xún)任意一段時(shí)間內的或者任意時(shí)間點(diǎn)的電度或者電流數據。為用戶(hù)提供了準確的歷史數據查詢(xún)。
其他功能
除此之外，本系統還具有重要回路詳細電參數實(shí)時(shí)顯示?？梢燥@示1#進(jìn)線(xiàn)、2#進(jìn)線(xiàn)及兩路發(fā)電機進(jìn)線(xiàn)的2~31次諧波的報表及棒圖查詢(xún)；顯示高壓回路中設備的各種運行狀態(tài)。
4 系統特點(diǎn)
系統的軟硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟硬件設計選擇工業(yè)級標準，可靠性非常高；整個(gè)系統的智能控制終端，遠程智能通訊控制器全部由16位微機組成，這種集散型控制系統速度快，實(shí)時(shí)性好，通訊可靠；智能控制終端自帶CPU，采集周期短，實(shí)時(shí)性強，系統冗余度高；各個(gè)子系統都是獨立工作，互不影響；并且和子系統都實(shí)現了模塊化，進(jìn)一步提高了整個(gè)系統的安全及可靠性。
5 總結
本文介紹了廣州亞運會(huì )網(wǎng)球中心電力監控系統的總體結構以及實(shí)現功能。在系統投資運營(yíng)以后，成功經(jīng)歷了亞運會(huì )網(wǎng)球比賽的各階段賽事。如今亞運已經(jīng)成為了歷史，網(wǎng)球中心也成了廣大網(wǎng)球愛(ài)好者的新坐標。網(wǎng)球中心電力監控系統也將繼續它的光榮使命，為廣大網(wǎng)球愛(ài)好者提供安全、穩定的用電保障。
