智能电力监控系统在高压配电中的应用

1 引言
变电站综合自动化技术是以计算机技术广泛应用为前提的多专业综合技术。2001年，我厂采用了深圳中电公司的智能化电力监控系统，将这项技术在高压配电系统进行应用,取得了良好的效果。
本系统包括智能电力监控装置、通讯设备、系统监控后台三个部分。智能电力监控完成对厂区所有线路、设备的实时测量和监控;通讯设备完成对监控装置的所有数据进行传输，系统后台完成企业厂区的SCADA的全部功能，还可实现复杂的规约转换功能，实现预留接口等。它包含有前台主机和后台机及现场各高压配电设备的测量模块，485/232转换口，通讯电缆，串口扩展设备等组成，它和其他自动化系统的不同之处是，由现场各测量模块完成对电能参数的模数转换，从现场上传与下传至前台主控机的均是数字化信号，避免了其他形式自动化系统的电能参数现场模-模转换后到主站控制箱再进行模-数转换,减少在传输中的干扰对测控的影响，还有一个优点是:非永久通讯系统故障时不会因为传输中断而使数据丢失。

2 系统结构及功能
智能化监控系统结构分为三层:主控层、通讯管理层和间隔设备层。系统结构图参见图1。

图1 系统结构图
2.1 系统结构
系统采用分层分布式的结构，监控装置都是单元式的装置，采用集中组屏的方式就近安装在开关柜附近，系统升级可利用原系统的监控后台，完成当地监控。主控层的监控微机上实现当地SCADA的全部功能，还可实现复杂的规约转换功能，实现预留接口与第三方设备、系统通讯(DCS系统的通讯接口)。可以在系统的离线后台软件的基础上进行扩容和升级(需要更换软件版本、数据库等)，实现对于系统数据的访问。整个系统在主控室配置一台前置机，以Windows 2000为操作系统;另一台PC机作为后台机，以Windows 98为操作系统，通过一台光纤交换机以粗缆方式进行联网，安装PECSTAR 1.5的标准网络版。智能化电力监控系统与一般功能的电子表的概念截然不同。电力监控装置最终的目的是要实时的对整个厂区的供用电情况进行监视，电子表一般的功能主要是以计量为主，主要是定期或不定期的查看电度等电量参数。智能化监控系统以Windows 2000为操作系统平台。应用程序采用具有面向对象结构特点的、成熟的、适合电力系统特点的软件，并具有安全性、实时性和完整性的特点，升级方便。监控主机均在线运行，通过网络互联通信。系统为全Windows界面，系统功能严格遵循电力系统行业标准和生产标准。功能要点归纳如下。
2.2 数据处理功能设计
遥信量:开关、刀闸、事故总信号及顺序记录、变压器分接头位置、接地信号等。遥测量:频率、电压、电流、有功功率、无功功率、频率等。脉冲量:主要为电度量。通讯过程实时监视诊断，统计通道的停运时间。各种不同的系统参数可通过Pecstar提供的数据定义编辑器进行配置。使用智能通信处理器:连接至网络上，与前台机之间按网络方式通信。转发功能:可以以各种不同的规约和不同的通讯方式向上级调度中心或其他同级集控中心转发。状态量(遥信量)包括可靠性检查:检查数据是否可靠，并进行告警;状态取反:根据开关量的常开/常闭属性选择是否进行状态取反;变位辩识:辩识故障变位和遥控动作，累计次数及时间;变位告警;人工置数;呆值检查:对长时间无变化的状态值发出告警信息;统计变位次数。模拟量(遥测量)包括可靠性检查:检查数据是否可靠，并进行告警;变化率检验:检验数据是否超过规定的灵敏度，决定是否作进一步处理;条件复归置零:当数据小于规定的零漂限值时，发出越限报警信息;越限检查:当数据超出正常区间之外时，发出越限报警信号;电度量包括可靠性检查:检查数据是否可靠，并进行告警;电度量转换;统计计算:实时计算峰峰值，谷谷值，日计电量，时时电量。计算量包括系统提供一些标准计算函数对实时数据进行统计、分析、计算，并提供公式编辑功能，使系统能使用计算函数、逻辑函数的组合完成某些特定的计算;计算统计:电压合格率、主变投入/停用时间，运行率(主站和RTU等厂站)、负荷率、月电量平衡计算、变压器有载调压次数和断路器跳闸次数。事故报警和记录功能包括1ms顺序事件记录(SOE);上位机设定U、I、P、Q、Cosφ、f、谐波等的上上限、上限、下限、下下限等几个限值，当测量值越限时发出声、光报警;
系统发生事故或设备运行工作异常时，自动投入音响报警、推出事故画面，画面上相应块闪光报警，指出事故的性质和异常参数值;用户可在主机上，通过对开关量或执行继电器的输出接点进线逻辑组合定义特定的事故类型，当该定义事故发生时，自动推出相应的故障画面;
开关量变位报警，且变位对象在屏幕上变色;通信故障报警;报警事件启动事故追忆;控制操作记录、保护动作记录、系统设置记录、通信故障记录。统计分析、报表、打印功能包括提供计算工具，分类整理实时采集和记录所有电量;分时计费;电气设备运行时间统计;小时、日、月、年电能统计;有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值／最小值及出现的时间、日期、负荷率、数字输入状态量逻辑运算值等，设备正常／异常变位次数;日、月、年报表;用户自定义报表格式和计算方法;所有画面打印、报表定时和召唤打印、事件打印;实时数据库和历史数据库保留两年记录。
2.3 监控显示功能设计
采用多画面形式提供正常的运行监测，调用各种数据、报表及运行状态图、参数图、电能数据分析等画面。报警事件窗口具有事件过滤功能;自定义事件信息用于推出事故画面。
采用先进的TTS语音合成技术，进行事件报警;也可根据不同的事件等级自定义报警声音。
全组态的图形工具提供了多达几十种的电力系统图元，强大的功能使得在极短的时间内完成图形绘制成为可能。系统组态和参数设定功能包括提供系统设定、设备接入设定、图形和报表编辑等组态工具软件;上位机显示和设定各种定值;运行参数和越限参数的设定;监控系统的其他参数设定。独有的邮件中心功能包括系统的邮件中心可以将系统的事件、报表等发到指定的E-mail信箱里面;通过E-mail信箱、手机的绑定，可以通过手机短消息的方式了解当前的运行情况。诊断及维护功能包括在线自诊断报警;数据库维护、数据库数据完全备份和恢复;系统功能维护和崩溃后快速恢复功能;控系统的故障诊断。

3 应用范例
3.1 高速定时记录整定
只整定了高速定时记录8，11块3720的高速定时记录8的具体整定。启动条件:60%的平均线电压，为3780V。记录时限:20S，即1000周波。记录数据的速度:10周波记录1个点，即200MS记录一点。记录的参数:整定的参数为Ia，IC，U平均线电压。
3.2 参数越限整定
(1) 60%的平均线电压，正向越低限触发，动作结果:高速定时记录8。
(2) 监视电流，正向越高限触发，各回路整定值见上面故障录波触发值，动作结果:触发故障录波。参见附表。

附表 电流越限告警整定表(上位机整定)

4 结束语
该系统投入使用以来，运转正常，取得了良好的效果。可以对电气系统中的故障进行录波或追忆，特别是事故时能够第一时间了解设备的运行参数及状态，为事故的正确处理，减小故障的影响，对事后的分析，极大的方便了查明事故原因，及时采取对策，同时可以实施实时监控，实现全面配置后可以实现数据的上传，实现遥控调度。本系统由于受到当时技改资金的限制，仍有部份高压配电装置未能并入该智能电力监测系统中使用，使得我厂该系统不能对所有的重要电气设备实现全面的实时监控，需要在今后改造中逐步扩展完善该智能监控系统。