浅谈电力监控系统在供配电管理中的应用分析

　　摘要：为了进一步提升供配电设计的质量水平，要整合系统应用要点，充分发挥电力监控系统的应用价值，提升资源利用率，减少运行中的经济损失和运营成本。分析供配电设计应用电力监控系统的具体作用，从组态软件功能设计、网络方案设计、现场智能监控设计 3 个方面对具体设计内容展开讨论，*后结合案例分析应用方案。

　　关键词：电力监控系统；供配电设计；Power Logic

　　0 引言

　　随着科学技术的不断发展和进步，电力运营管理工作的全面性和科学性受到广泛关注，要整合电力监控系统应用要点，维持供配电设计效果的应用价值，促进经济效益和社会效益的和谐统一。

　　1 供配电设计应用电力监控系统的作用

　　电力监控系统是融合现代电子技术、计算机技术、控制技术等多元技术类型建立的技术模式，将其应用在供配电设计项目中，能在建构集中监控管理体系的同时，具备数据采集汇总、遥测遥控处理、数据综合分析等功能，以保证智能化系统发挥价值，为供配电工作效率的全面提高奠定基础。

　　1.1 数据采集汇总

　　电力监控系统能建立完整的数据信息汇总模块。

　　（1）模拟量采集。采集的模拟量中，各段的母线电压数据、线路电压数据、电流数据和功率因数等，都是关键参数。较为常见的模拟量采集过程会采取直流采样或交流采样，其中，直流采样要借助交流电压、电流等参数经过转换器后，换算为模数转换器能读取的信号，并且能被应用在实际控制环境内。

　　（2）开关量采集。获取断路器状态参数、隔离开关状态、接地刀闸状态参数等，以保证后续报警信号分析和传达的及时性。

　　（3）电能计量分析。完成有功电能、无功电能的实时性采集分析，相较于传统机械式电能表，电力监控系统支持的电能表结构能利用电能脉冲计量和软件计量等多种方式并行，建构完整的分析机制，维持有功电能、无功电能的计量分析，维持综合应用效果[1]。

　　1.2 事件记录

　　在供配电设计中应用电力监控系统，要对断路器合闸/分闸等情况进行实时性记录，并且保证保护动作顺序记录的合理性和规范性。与此同时，微机保护流程或监控系统采集环节也非常关键，要匹配充足的内存空间，维持数量和时间段事件顺序记录的规范性。*关键的是，后台监控系统和远程监控通信要具备实时性处理功能，避免信息事件丢失。

　　1.3 故障实时性录入

　　供配电设计体系中，也要对故障问题予以关注，打造更合理的故障分析和控制平台。设置故障记录功能模块，就能对继电保护动作前后和故障相关的电流量、母线电压量等进行集中的记录分析。记录时间一般是保护启动前2个电压周期和保护动作后的10个电压周期，能维持良好的动作保护，确保重合闸全过程管理的规范性。

　　1.4 远程操作

　　电力监控系统还能搭建完整的远程操作模式，操作人员借助计算机就能对相关元件予以实时性控制，尤其是断路器和隔离开关等，落实分闸、合闸操作，能有效避免计算机系统故障影响操作，且在设计中保留人工操作和远程操作的并行功能。以断路器操作为例，设置相应的闭锁功能：淤断路器在实时性操作的过程中要具备闭锁自动重合闸；于就地操作和远方操作能实现互相闭锁，并且能减少干扰问题；盂结合实时性信息自动分析模式，能对断路器和隔离开关进行闭锁操作控制；榆依据实时性应用模式，无论是就地还是远程操作处理，都能避免误操作闭锁产生的影响，并且能实现对象校核、操作性质和命令执行的并行处理[2]。

　　1.5 实时性监控

　　（1）越限报警和记录。在监控系统实时性运行的过程中，能对采集获取的电流参数、电压参数等基础模拟量予以实时性跟踪分析，一旦出现越限问题，就能马上完成报警信号的处理，同时完成越限时间和越限值的记录。

　　（2）电能质量监控。在供配电控制体系中，要对电能质量予以实时性监督管理，才能打造良好的供配电管控模式。一般造成电力设备故障或是误操作的问题中，电压/电流静态偏差和动态扰动等现象较为常见，表现为电压或频率存在明显的有效值变化，或出现电压波动、闪变、电压暂降等现象，严重时会出现暂态和瞬态过电压引起参数变化。我国针对电能质量的标准主要集中在三相电压允许不平衡度的规定和电力系统频率允许偏差等方面，借助电力监控系统应用元件对其进行实时的数据记录和汇总，以保证综合控制的规范性。

　　2 供配电设计中应用电力监控系统的内容？

　　明确电力监控系统的作用，就要结合供配电的实际标准，有效匹配相应的设计元素，维持整体设计效果和应用质量，保证综合设计水平的*优化。

　　2.1 组态软件设计

　　监控组态软件是具备组态功能的应用软件，不仅能实现面向数据的监控处理，还能完成数据采集，维持应用的规范性和科学性，为操作人员提供实时性观察汇总数据的功能[3]：淤组态软件的绘画功能设计，能配合相应的模块完成元图、制位图、滑动条、标签、时钟的绘制处理，配合操作级别和图层属性就能完成相关操作工序；于组态软件的编辑功能设计，能实现对被编辑对象的旋转、移动、粘贴、对齐等操作；盂在系统程序启动和退出时借助相应的指令模块，就能有效完成实时性校验操作，避免用户非法处理；榆实时性/历史性曲线功能设计，调取相应的数据信息，就能显示出实时性曲线参数和历史曲线参数，方便用户直观了解现场数据的变动情况；虞报表处理，对指定的数据信息予以汇总分析，从而结合预定的格式输出信息，了解组态结构，操作十分灵活且便捷；愚OPC 接口设计，电力监控系统的*大价值是建立实时性数据的收集和分析能力，有效评估变电站自动化、楼宇自控等功能获取的数值参数，完成合理的数据交换工作，维持数据项处理的实时性；舆报警功能模块设计，主要包括报警数据源、报警显示方式、报警信号打印等具体模块，配合实时性确认功能的处理，就能打造完整的应用平台，维持供配电设计中电力监控系统的作用。

　　2.2 网络方案

　　依据供配电设计的基本要求，要结合具体情况落实相应的网络方案，维持应用管理的科学性和完整性。目前，较为常见的网络方案主要有以下 3 种。

　　针对一些现场智能监控设备数量少且对应设备分布较为集中的系统，将智能设备集中应用在一条总线系统上，配合智能化设备，建立完整的接口转换器、监控主机数据交换模式，有效实现网络信息处理（图1）。

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　　图 1 第 1 种网络方案

　　针对一些现场智能监控设备数量多，且设备分布比较分散的系统，要结合现场智能监控设备接入模式，建立完整的现场总线分析机制，并且保证总线分别接入网关，维持现场总线调度的科学性（图 2）。

　　图 2 第 2 种网络方案

　　（3）针对子变电站较多的大系统，出于提升整体系统运行稳定性的考虑，要对每个子站都进行实时性监控，这就需要保证每个子站都设置智能监控设备，以便于站内数据运算处理的综合效果（图 3）。需要注意的是，监控中心主机在获取授权后，能对子站监控主机的信息、数据和动态予以查询，维持系统运行效率和信息可靠性。

　　图 3 第 3 种方案

　　2.3 现场智能监控设备设计

　　为了保证现场智能监控设备整体布局结构满足应用预期，要整合相关内容，在建立完整 数据采集和数据传输模式的基础上，配合监控主机发出的操作指令，维持良好的动态分析模式：淤市场上监控设备数量较多，且对应的动能多样，为了保证整体设计的合理性，在选择型号的过程中要充分结合客户的实际需求，综合分析电力网络结构、负荷等级等内容，以保证现场监控设备选型工作的*优化，节省经济成本；于现场监控设备要维持各自独立的状态，保证数据采集、数据传输的规范性，配合动态实时性显示开关设备，在处理运行参数、故障信息、事件记录等内容的同时，有效维持数据管理的科学性和规范性。

　　3 案例

　　以 Power Logic 软件为例，电力监控系统配置中，设置 10 kV电源，应用 CM4250 作为基础设备，采取重要回路和一般回路独立设置的方案。

　　（1）主中压进线回路/重要低压进线回路的监控要按照遥测、遥信、遥控进行分别处理。其中，遥测是对三相电压、有功功率、无功电能、功率因数、频率等参数进行调取监控，测量精度达到0.2%；遥信是对开关分合状态予以监控；遥控是对开关远程进行分合控制，并且配合通信规约调整，完成电能质量监测。

　　（2）要对一般出线回路进行监控，主要是结合标准通信规约分析通信接口信息，并且 MC 系列多回路监控单元也能完成馈线监控。

　　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，能够完整的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、OPC ?UA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；每个设备的多个报警设置。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

　　将电力监控系统应用在供配电设计中具有重要的应用价值，能在提升数据分析准确性的同时，打造更加完整的电能质量监督体系，以保证智能设备应用的科学性和规范性，为电力系统可持续发展奠定基础。

　　参考文献

　　［1］樊宇。电力监控系统在供配电设计中应用的研究［J］。百科论坛电子杂志，2019（4）：485.

　　［2］成健。探讨电力监控系统在供配电设计中的应用［J］。大科技，2019（8）：60-61.

　　［3］安科瑞企业微电网应用手册。2022.05版。