電力監(jiān)控系統(tǒng)

電力智能集成系統(tǒng)MROE09一、電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器電力數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)說明變電站、發(fā)電廠、電力用戶等已經(jīng)使用或準備購入使用大量為各專業(yè)使用的智能電子裝置（IED）：例如過壓、過流保護裝置、故障錄波裝置、現(xiàn)場設備狀態(tài)檢測裝置、繼電保護裝置等等,但是這些設備主要是以獨立運行為主，均未實現(xiàn)信息集成,形成了信息孤島,不能被交互使用,更不能被遠方主站透明訪問及使用,造成設備和信息資源浪費，不能實現(xiàn)“在合適的時間、將合適的信息傳送到合適的人員或管理端”的基本信息功能,也不適應廠站等終端實現(xiàn)各專業(yè)的無人化。一些設備雖然采用接入了本地計算機并且也接入了Internet的方式，但是由于計算機本身的非實時性、低穩(wěn)定性和集成度不高等問題，使得此種方式存在有大的局限性。實現(xiàn)繼電保護等設備和綜合自動化、網(wǎng)絡化的緊密結合，表現(xiàn)在集成與資源共享、遠方控制與信息共享。以遠方終端單元、微機保護裝置為核心，將電力終端的控制、信號、測量、計費等回路納入電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)，形成一整套網(wǎng)絡化、智能化的成套電力設備，升級傳統(tǒng)的設備裝置，將有效提升電力設備的技術層次和水平，提高電力系統(tǒng)工作的性能。隨著電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展,對電力智能信息的自由交互提出了越來越高的要求,其要求也就是智能設備的Internet化，即能夠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡和Internet上的其他設備并宣布自己的存在。這使IED能夠了解有什么設備、有什么服務、與那些設備相關聯(lián)可以用于交互，所以電力系統(tǒng)設備的嵌入式設計以及網(wǎng)絡化是電力系統(tǒng)設備未來的發(fā)展方向。國際上流行的電力智能系統(tǒng)分為以下類3類：1）IED:帶有1個或多個處理器、能夠向外部資源接收和發(fā)送數(shù)據(jù)控制的裝置，如電子多功能表、數(shù)字繼電保護、控制器等。2）變電站集成（SI）：將保護、控制、數(shù)據(jù)采集功能集成到最少數(shù)量的平臺上，以降低投資和運行費用，減少屏柜和控制室空間，消除冗余的設備和數(shù)據(jù)庫。3）變電站自動化（SA）實現(xiàn)變電運行智能化管理，包括其他現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)和集電壓、功率控制的告警處理，以便在對設備實行優(yōu)化管理、實現(xiàn)最少人員干預的同時提高運行與維護效率。建立電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器，目標就是建立變電站的非監(jiān)測控制系統(tǒng)的智能信息統(tǒng)一的信息采集與數(shù)據(jù)服務平臺，為有關專業(yè)提供網(wǎng)絡服務。該系統(tǒng)是集成保護、控制與數(shù)據(jù)采集于一體的最小化的平臺。系統(tǒng)構架如圖1：遠方控制中心其他和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)米集分析系統(tǒng)SCADA/SA應用/IED集成電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器將電腦數(shù)據(jù)庫/遠方直接訪問IED集成為一體IED電力系統(tǒng)設備（變壓器、斷路器、繼電保護器）圖1系統(tǒng)功能電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)是一種集成服務器端和子站終端為一體的嵌入式平臺系統(tǒng)，其功能為：1） 電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)通過通訊和總線接口接入IED設備，可形成電力設備（如過流、過壓保護、繼電保護設備等）端-網(wǎng)絡通訊鏈路-處理分析系統(tǒng)終端-控制中心/服務器端等整體一體化設備，從而提高電力設備的集成度和技術水平。2） 將目前未能聯(lián)網(wǎng)的廠站和終端的各種IED進行聯(lián)網(wǎng)，針對本地的IED設備，通過系統(tǒng)提供的豐富的IED接口將IED信息采集到電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)中，并且對本地的IED信息進行分析處理以及生成報表，同時將本地的IED信息實時上送到服務器端和控制中心。系統(tǒng)還通過區(qū)域總線實現(xiàn)與各IED的通信與信息交互。這些IED接口包括各類型串口（RS-232/RS-422/RS-485），各類現(xiàn)場總線例如（CAN/LonWorks）等，還應包括以太口（10Mbit/100Mbit）,為了實現(xiàn)非微機裝置的狀態(tài)量采集，提供了一定數(shù)量的開關量接口。系統(tǒng)具有強大的在線自診斷功能，實時地將其送往調(diào)度（控制）中心。3） 電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)可分成主站和子站系統(tǒng)，通過將子站分布到變電站和電力終端，可以和主站之間通過以太網(wǎng)建立信息網(wǎng)絡，主站和子站之間實時進行通訊和信息處理服務，可方便控制中心實現(xiàn)對各地之間的電力信息的管理和遠程維護。4） 向下兼容目前的接口與通信協(xié)議,進行大量的信息轉換工作。5） 大量的數(shù)據(jù)存儲，并提供數(shù)據(jù)服務。6） 實現(xiàn)繼電開關的有效控制和循檢，并在液晶屏上實時顯示。7） 實現(xiàn)各種電力場所和終端用戶數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控顯示。3）監(jiān)控場內(nèi)所用電設備的狀態(tài)并實現(xiàn)智能控制、信息獲取和數(shù)據(jù)存儲。系統(tǒng)功能特點1）采用優(yōu)先級方式對保護輪詢通訊由于某些廠家保護通訊的特殊性，往往一個串口需要與十幾臺甚至幾十臺保護進行通訊，如果僅僅按照傳統(tǒng)的順序輪詢方式與保護進行通訊，往往會造成在故障時不能在第一時間內(nèi)獲取到最重要的信息。通過優(yōu)先級的設定和處理，子站能按照優(yōu)先級高低的順序依次獲取對應保護故障信息。2）使用開關量觸發(fā)方式觸發(fā)對保護的通訊為了能更加迅速地獲取終端和變電站故障時保護的信息，可根據(jù)開關量變位信息定位到對應的保護，而這些保護提供的信息就是需要即刻獲取的變電站的故障信息，子站再按優(yōu)先級方式與這些保護進行通訊以及時獲取故障信息。3）通過“強制召喚”命令來快速獲取需要的保護動作信息在系統(tǒng)緊急情況下，為避免子站因緩存與過濾造成的信息滯后與失真，運行人員可通過強制召喚命令越過子站直接從保護裝置中調(diào)取所需信息。4）通過簡要錄波文件來定位需要獲取的保護動作信息根據(jù)子站自動生成的簡化故障錄波文件，直接定位到發(fā)生故障元件的保護裝置上，如此可以最短時間內(nèi)將需要的信息傳送到子站中。5）子站事件量信息的分類處理終端和變電站一次故障中，啟動的保護會很多，將有大量的事件量信息產(chǎn)生，這些信息入不加處理直接上送到主站將造成主站信息垃圾泛濫，必須在子站對信息進行處理，即按照不同的管理部門對信息的關注范圍不同對信息進行分類管理，并將不同類別的信息分送不同的主站系統(tǒng)。6）繼電保護整定值的便捷管理繼電保護整定值管理是繼電保護日常運行管理的重要工作，本系統(tǒng)的建立要能有效減少現(xiàn)場核對定值的工作量，并提高準確度。7）生成變電站簡要故障錄波文件考慮到在一次故障中，站內(nèi)所有錄波器都會啟動，而真正跟本次故障有關的只有一個錄波器中的一個文件，而且由于錄波器中的錄波文件中模擬量通道數(shù)很多，而實際發(fā)生故障的線路只有1條。為了便于快捷傳輸與顯示，需要對錄波文件進行簡化處理，處理后的錄波文件僅僅包含發(fā)生故障的線路的電流、電壓值和全部開關量。8）生成變電站簡要故障報告子站能夠根據(jù)錄波器和保護的故障信息，生成本次故障的本站的簡要故障報告，內(nèi)容包括故障發(fā)生的地點、時間、元件以及保護的主要的動作情況，并通過主站程序及時上傳。

9）取消保護管理機，實現(xiàn)由子站向監(jiān)控系統(tǒng)轉發(fā)保護動作信息由于子站已具備保護管理機的所有特性，可以取代保護管理機，減少中間環(huán)節(jié)，提高故障信息的及時性與準確性。10）遠程維護功能可通過網(wǎng)絡遠程維護子站系統(tǒng)，減少現(xiàn)場工作，便于及時發(fā)現(xiàn)與解決系統(tǒng)中可能存在的問題，同時也便于規(guī)模化實施新的功能要求。系統(tǒng)建立的主站-子站網(wǎng)絡分布圖：圖2電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)主站和子站網(wǎng)絡連接圖現(xiàn)場謖備氏站控骨理層網(wǎng)緒誦活層圖3電力智能信息集成系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖系統(tǒng)建立的主站-子站網(wǎng)絡分布圖：圖2電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)主站和子站網(wǎng)絡連接圖現(xiàn)場謖備氏站控骨理層網(wǎng)緒誦活層圖3電力智能信息集成系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖系統(tǒng)構架該系統(tǒng)采用了32為高性能處理器結合實時嵌入式操作系統(tǒng)為核心的主控板，具有大量的接口處理能力、實時多任務處理能力、實時數(shù)據(jù)處理能力和存儲管理與數(shù)據(jù)服務能力。其外圍硬件接口電路包括模擬信號的采集、開關信號的輸入輸出電路、通信模塊電路等。同時系統(tǒng)內(nèi)部設有TVS保護，具有防高壓、防雷保護等功能，系統(tǒng)構架如圖3：系統(tǒng)參數(shù)1、電源交流220V/50HZ,允許偏差-15%?+10%直流110/220V,允許偏差-20%?+15%功耗V50W2、工作環(huán)境工作環(huán)境溫度：-40?+75°C。相對濕度：5%?95%（不凝結）工作環(huán)境：無爆炸危險，無腐蝕氣體及導電塵埃，無嚴重霉菌，無劇烈振動沖擊源。3、 接口系統(tǒng)可擴展8個I/O板和3個通訊板串口1?16個RS232/485/422網(wǎng)口100Mbit3個備有液晶屏接口系統(tǒng)備有實時時鐘4、 存儲容量內(nèi)存=256MB電子硬盤三256MB可實現(xiàn)外部存儲圖4電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器圖5電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器結構圖二、電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務器終端電表抄表系統(tǒng)說明隨著城市居民住宅建設和農(nóng)村小城鎮(zhèn)建設日益發(fā)展，獨立電能表數(shù)量迅速增多，抄表計量也日趨復雜，杭州藍拓科技開發(fā)了基于232/485總線的遠程集抄系統(tǒng)，并在實際工程中得到廣泛的應用，受到了客戶的好評，部分系統(tǒng)迄今仍正常運行。近年來用電形勢越來越緊張，分時電價已勢在必行。傳統(tǒng)總線方式抄表和電力線載波抄表屬于有線自動抄表，其中RS485總線方式抄表結構簡單，易于實現(xiàn)，但施工布線工作量大，線路易損壞，不易維護，最主要的是RS485總線節(jié)點數(shù)受限，不適于大規(guī)模的集中抄表；電力線載波抄表借用現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡，節(jié)省了線路費用，但我國電力線通信環(huán)境復雜多變，載波信號深受干擾，抄表數(shù)據(jù)穩(wěn)定性可靠性和實時性很低，電力線載波抄表系統(tǒng)在市場上很少使用。采用GSM/GPRS技術的自動抄表系統(tǒng)屬于無線自動抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電信服務商無線通信網(wǎng)絡，覆蓋范圍廣，能同時滿足農(nóng)村和城市的集中抄表，但GSM/GPRS技術需要支付網(wǎng)絡接人費，另外GSM/GPRS系統(tǒng)的硬件成本較高，使GSM/GPRS無線自動抄表系統(tǒng)費用過高，不能被市場廣泛接受。為此我們采用無線傳感網(wǎng)絡技術（簡稱：WSN）結合CDMA/GPRS技術研發(fā)了新一代遠程無線集抄系統(tǒng)，很好地解決上下段信道的數(shù)據(jù)傳輸問題，采集系統(tǒng)真正做到了遠程采集、實時采集、高性價比。MROEB遠程抄表系統(tǒng)產(chǎn)品包括：數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)、管理軟件，抄表主機，采集模塊等；當使用無線傳輸方式時，還需要使用中繼模塊，電力載波模塊，WSN傳輸模塊，遠程CDMA/GPRS模塊，協(xié)議轉換模塊。1、系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)：一、 系統(tǒng)通過電能表的485總線數(shù)據(jù)接口或脈沖信號方式傳輸給采集器。采集器巡檢各電能表485總線數(shù)據(jù)或接收到多路脈沖信號后進行處理或計數(shù)，并將結果存儲。二、 采集器與數(shù)據(jù)服務器的通信采用無線WSN模塊，采集器平時處于接收狀態(tài)，當接收到數(shù)據(jù)服務器的操作指令時，按照指令內(nèi)容操作，將本采集器有關數(shù)據(jù)通過無線WSN模塊送至數(shù)據(jù)服務器。三、 數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)可以定時或實時的對下轄的采集器進行數(shù)據(jù)抄收，并進行存貯。當上級設備—管理中心計算機調(diào)用數(shù)據(jù)時，則將所存貯的數(shù)據(jù)打包送上。管理中心計算機可以對數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)服務器對采集終端進行各種操作。2、系統(tǒng)結構組成介紹

WSN網(wǎng)絡集中抄表系統(tǒng)整體采用分布式體系結構，用電管理中心與數(shù)據(jù)服務器之間(上層)數(shù)據(jù)的采集采用星型結構；數(shù)據(jù)服務器與采集器之間(下層)數(shù)據(jù)的采集采用網(wǎng)狀網(wǎng)結構。無線表系總體結構如圖I所示。數(shù)據(jù)庫集抄中心區(qū)T上科 數(shù)據(jù)庫集抄中心區(qū)T上科 TI,屆民胳呻心節(jié)點上層通信以電力局中心的統(tǒng)主站為中心，通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡與分散于各物業(yè)小區(qū)的數(shù)據(jù)服務器連接，形成1對N的連接形式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)服務器數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實時在線連接；下層通信包括數(shù)據(jù)服務器對電表參數(shù)的采集、存儲、轉發(fā)，以及轉發(fā)上位機下達的指令和對電表進行控制操作等。出于成本與通信可靠的考慮，設計了采集器。每棟居民樓設置一個采集器，電表通過RS一485總線與采集器進通信，采集器通過WSN終端節(jié)點與小區(qū)中心的WSN中心節(jié)點及數(shù)據(jù)服務器進行通信。示意圖如下：電股電癥電和般推衆(zhòng)務鶴?元哇I 採訥節(jié)盤】 粘N抿凋節(jié)點H采用低成本的WSN無線組網(wǎng)技術，結合GPRS/CDMA網(wǎng)絡組建了一個無線傳輸信道，縮短了單段的傳輸距離，削弱了信道衰減與干擾的影響，提高了信道傳輸?shù)姆€(wěn)定性。該無線抄表系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：電表抄錄數(shù)據(jù)及時、準確，系統(tǒng)的傳輸容量大?？蓪﹄姳碓O備進行遠程控制、參數(shù)調(diào)整、開關等控制操作。安裝、維護方便⑷集中抄表范圍廣，GPRS網(wǎng)絡覆蓋，WSN技術使擴容無限制。實際應用中，根據(jù)表用戶的不同分布，可靈活地構建抄表的無線網(wǎng)絡。甚至可以將WSN無線模塊集成到電能表中，從而完全實現(xiàn)居民區(qū)集中抄表、不用布線、快速組網(wǎng)3、系統(tǒng)特點?提高抄表效率?出戶自動抄表?自動計算費用?實時監(jiān)控用電量?采集量大、模塊化?可靠性、精確性、先進性、經(jīng)濟性?分散控制、集中管理,并且可以通過無線或者有線網(wǎng)為業(yè)主提供相應數(shù)據(jù)。4、 硬件功能?實時讀取表度數(shù)?凍結指定日期的度數(shù)?凍結指定時間段度數(shù)?停電后數(shù)據(jù)能可