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(wù)器電力數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)說(shuō)明變電站、發(fā)電廠、電力用戶等已經(jīng)使用或準(zhǔn)備購(gòu)入使用大量為各專業(yè)使用的智能電子裝置（IED）：例如過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)裝置、故障錄波裝置、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)裝置、繼電保護(hù)裝置等等,但是這些設(shè)備主要是以獨(dú)立運(yùn)行為主，均未實(shí)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(yuǎn)方主站透明訪問(wèn)及使用,造成設(shè)備和信息資源浪費(fèi)，不能實(shí)現(xiàn)“在合適的時(shí)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(yīng)廠站等終端實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的無(wú)人化。一些設(shè)備雖然采用接入了本地計(jì)算機(jī)并且也接入了Internet的方式，但是由于計(jì)算機(jī)本身的非實(shí)時(shí)性、低穩(wěn)定性和集成度不高等問(wèn)題，使得此種方式存在有大的局限性。實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)等設(shè)備和綜合自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的緊密結(jié)合，表現(xiàn)在集成與資源共享、遠(yuǎn)方控制與信息共享。以遠(yuǎn)方終端單元、微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將電力終端的控制、信號(hào)、測(cè)量、計(jì)費(fèi)等回路納入電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)，形成一整套網(wǎng)絡(luò)化、智能化的成套電力設(shè)備，升級(jí)傳統(tǒng)的設(shè)備裝置，將有效提升電力設(shè)備的技術(shù)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(duì)電力智能信息的自由交互提出了越來(lái)越高的要求,其要求也就是智能設(shè)備的Internet化，即能夠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和Internet上的其他設(shè)備并宣布自己的存在。這使IED能夠了解有什么設(shè)備、有什么服務(wù)、與那些設(shè)備相關(guān)聯(lián)可以用于交互，所以電力系統(tǒng)設(shè)備的嵌入式設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)化是電力系統(tǒng)設(shè)備未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)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(gè)或多個(gè)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(hù)、控制器等。2）變電站集成（SI）：將保護(hù)、控制、數(shù)據(jù)采集功能集成到最少數(shù)量的平臺(tái)上，以降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，減少屏柜和控制室空間，消除冗余的設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)。3）變電站自動(dòng)化（SA）實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)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(duì)設(shè)備實(shí)行優(yōu)化管理、實(shí)現(xiàn)最少人員干預(yù)的同時(shí)提高運(yùn)行與維護(hù)效率。建立電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器，目標(biāo)就是建立變電站的非監(jiān)測(cè)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(wù)平臺(tái)，為有關(guān)專業(yè)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。該系統(tǒng)是集成保護(hù)、控制與數(shù)據(jù)采集于一體的最小化的平臺(tái)。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1：遠(yuǎn)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(yīng)用/IED集成電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器將電腦數(shù)據(jù)庫(kù)/遠(yuǎn)方直接訪問(wèn)IED集成為一體IED電力系統(tǒng)設(shè)備（變壓器、斷路器、繼電保護(hù)器）圖1系統(tǒng)功能電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)是一種集成服務(wù)器端和子站終端為一體的嵌入式平臺(tái)系統(tǒng)，其功能為：1） 電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)通過(guò)通訊和總線接口接入IED設(shè)備，可形成電力設(shè)備（如過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)、繼電保護(hù)設(shè)備等）端-網(wǎng)絡(luò)通訊鏈路-處理分析系統(tǒng)終端-控制中心/服務(wù)器端等整體一體化設(shè)備，從而提高電力設(shè)備的集成度和技術(shù)水平。2） 將目前未能聯(lián)網(wǎng)的廠站和終端的各種IED進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，針對(duì)本地的IED設(shè)備，通過(guò)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(wù)器系統(tǒng)中，并且對(duì)本地的IED信息進(jìn)行分析處理以及生成報(bào)表，同時(shí)將本地的IED信息實(shí)時(shí)上送到服務(wù)器端和控制中心。系統(tǒng)還通過(guò)區(qū)域總線實(shí)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(chǎng)總線例如（CAN/LonWorks）等，還應(yīng)包括以太口（10Mbit/100Mbit）,為了實(shí)現(xiàn)非微機(jī)裝置的狀態(tài)量采集，提供了一定數(shù)量的開(kāi)關(guān)量接口。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的在線自診斷功能，實(shí)時(shí)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(wù)器系統(tǒng)可分成主站和子站系統(tǒng)，通過(guò)將子站分布到變電站和電力終端，可以和主站之間通過(guò)以太網(wǎng)建立信息網(wǎng)絡(luò)，主站和子站之間實(shí)時(shí)進(jìn)行通訊和信息處理服務(wù)，可方便控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)各地之間的電力信息的管理和遠(yuǎn)程維護(hù)。4） 向下兼容目前的接口與通信協(xié)議,進(jìn)行大量的信息轉(zhuǎn)換工作。5） 大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并提供數(shù)據(jù)服務(wù)。6） 實(shí)現(xiàn)繼電開(kāi)關(guān)的有效控制和循檢，并在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示。7） 實(shí)現(xiàn)各種電力場(chǎng)所和終端用戶數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控顯示。3）監(jiān)控場(chǎng)內(nèi)所用電設(shè)備的狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)智能控制、信息獲取和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。系統(tǒng)功能特點(diǎn)1）采用優(yōu)先級(jí)方式對(duì)保護(hù)輪詢通訊由于某些廠家保護(hù)通訊的特殊性，往往一個(gè)串口需要與十幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)保護(hù)進(jìn)行通訊，如果僅僅按照傳統(tǒng)的順序輪詢方式與保護(hù)進(jìn)行通訊，往往會(huì)造成在故障時(shí)不能在第一時(shí)間內(nèi)獲取到最重要的信息。通過(guò)優(yōu)先級(jí)的設(shè)定和處理，子站能按照優(yōu)先級(jí)高低的順序依次獲取對(duì)應(yīng)保護(hù)故障信息。2）使用開(kāi)關(guān)量觸發(fā)方式觸發(fā)對(duì)保護(hù)的通訊為了能更加迅速地獲取終端和變電站故障時(shí)保護(hù)的信息，可根據(jù)開(kāi)關(guān)量變位信息定位到對(duì)應(yīng)的保護(hù)，而這些保護(hù)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(jí)方式與這些保護(hù)進(jìn)行通訊以及時(shí)獲取故障信息。3）通過(guò)“強(qiáng)制召喚”命令來(lái)快速獲取需要的保護(hù)動(dòng)作信息在系統(tǒng)緊急情況下，為避免子站因緩存與過(guò)濾造成的信息滯后與失真，運(yùn)行人員可通過(guò)強(qiáng)制召喚命令越過(guò)子站直接從保護(hù)裝置中調(diào)取所需信息。4）通過(guò)簡(jiǎn)要錄波文件來(lái)定位需要獲取的保護(hù)動(dòng)作信息根據(jù)子站自動(dòng)生成的簡(jiǎn)化故障錄波文件，直接定位到發(fā)生故障元件的保護(hù)裝置上，如此可以最短時(shí)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(dòng)的保護(hù)會(huì)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(duì)信息進(jìn)行處理，即按照不同的管理部門(mén)對(duì)信息的關(guān)注范圍不同對(duì)信息進(jìn)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(hù)整定值的便捷管理繼電保護(hù)整定值管理是繼電保護(hù)日常運(yùn)行管理的重要工作，本系統(tǒng)的建立要能有效減少現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)定值的工作量，并提高準(zhǔn)確度。7）生成變電站簡(jiǎn)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(huì)啟動(dòng)，而真正跟本次故障有關(guān)的只有一個(gè)錄波器中的一個(gè)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(shí)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(duì)錄波文件進(jìn)行簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)量。8）生成變電站簡(jiǎn)要故障報(bào)告子站能夠根據(jù)錄波器和保護(hù)的故障信息，生成本次故障的本站的簡(jiǎn)要故障報(bào)告，內(nèi)容包括故障發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間、元件以及保護(hù)的主要的動(dòng)作情況，并通過(guò)主站程序及時(shí)上傳。

9）取消保護(hù)管理機(jī)，實(shí)現(xiàn)由子站向監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)保護(hù)動(dòng)作信息由于子站已具備保護(hù)管理機(jī)的所有特性，可以取代保護(hù)管理機(jī)，減少中間環(huán)節(jié)，提高故障信息的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。10）遠(yuǎn)程維護(hù)功能可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程維護(hù)子站系統(tǒng)，減少現(xiàn)場(chǎng)工作，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決系統(tǒng)中可能存在的問(wèn)題，同時(shí)也便于規(guī)?；瘜?shí)施新的功能要求。系統(tǒng)建立的主站-子站網(wǎng)絡(luò)分布圖：圖2電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)主站和子站網(wǎng)絡(luò)連接圖現(xiàn)場(chǎng)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(luò)拓?fù)鋱D系統(tǒng)建立的主站-子站網(wǎng)絡(luò)分布圖：圖2電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)主站和子站網(wǎng)絡(luò)連接圖現(xiàn)場(chǎng)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(luò)拓?fù)鋱D系統(tǒng)構(gòu)架該系統(tǒng)采用了32為高性能處理器結(jié)合實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)多任務(wù)處理能力、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和存儲(chǔ)管理與數(shù)據(jù)服務(wù)能力。其外圍硬件接口電路包括模擬信號(hào)的采集、開(kāi)關(guān)信號(hào)的輸入輸出電路、通信模塊電路等。同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有TVS保護(hù)，具有防高壓、防雷保護(hù)等功能，系統(tǒng)構(gòu)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(duì)濕度：5%?95%（不凝結(jié)）工作環(huán)境：無(wú)爆炸危險(xiǎn)，無(wú)腐蝕氣體及導(dǎo)電塵埃，無(wú)嚴(yán)重霉菌，無(wú)劇烈振動(dòng)沖擊源。3、 接口系統(tǒng)可擴(kuò)展8個(gè)I/O板和3個(gè)通訊板串口1?16個(gè)RS232/485/422網(wǎng)口100Mbit3個(gè)備有液晶屏接口系統(tǒng)備有實(shí)時(shí)時(shí)鐘4、 存儲(chǔ)容量?jī)?nèi)存=256MB電子硬盤(pán)三256MB可實(shí)現(xiàn)外部存儲(chǔ)圖4電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器圖5電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖二、電力智能信息集成與數(shù)據(jù)服務(wù)器終端電表抄表系統(tǒng)說(shuō)明隨著城市居民住宅建設(shè)和農(nóng)村小城鎮(zhèn)建設(shè)日益發(fā)展，獨(dú)立電能表數(shù)量迅速增多，抄表計(jì)量也日趨復(fù)雜，杭州藍(lán)拓科技開(kāi)發(fā)了基于232/485總線的遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)，并在實(shí)際工程中得到廣泛的應(yīng)用，受到了客戶的好評(píng)，部分系統(tǒng)迄今仍正常運(yùn)行。近年來(lái)用電形勢(shì)越來(lái)越緊張，分時(shí)電價(jià)已勢(shì)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(dòng)抄表，其中RS485總線方式抄表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但施工布線工作量大，線路易損壞，不易維護(hù)，最主要的是RS485總線節(jié)點(diǎn)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(luò)，節(jié)省了線路費(fèi)用，但我國(guó)電力線通信環(huán)境復(fù)雜多變，載波信號(hào)深受干擾，抄表數(shù)據(jù)穩(wěn)定性可靠性和實(shí)時(shí)性很低，電力線載波抄表系統(tǒng)在市場(chǎng)上很少使用。采用GSM/GPRS技術(shù)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)屬于無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用電信服務(wù)商無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍廣，能同時(shí)滿足農(nóng)村和城市的集中抄表，但GSM/GPRS技術(shù)需要支付網(wǎng)絡(luò)接人費(fèi)，另外GSM/GPRS系統(tǒng)的硬件成本較高，使GSM/GPRS無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)費(fèi)用過(guò)高，不能被市場(chǎng)廣泛接受。為此我們采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（簡(jiǎn)稱：WSN）結(jié)合CDMA/GPRS技術(shù)研發(fā)了新一代遠(yuǎn)程無(wú)線集抄系統(tǒng)，很好地解決上下段信道的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，采集系統(tǒng)真正做到了遠(yuǎn)程采集、實(shí)時(shí)采集、高性價(jià)比。MROEB遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)產(chǎn)品包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)、管理軟件，抄表主機(jī)，采集模塊等；當(dāng)使用無(wú)線傳輸方式時(shí)，還需要使用中繼模塊，電力載波模塊，WSN傳輸模塊，遠(yuǎn)程CDMA/GPRS模塊，協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。1、系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)：一、 系統(tǒng)通過(guò)電能表的485總線數(shù)據(jù)接口或脈沖信號(hào)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(hào)后進(jìn)行處理或計(jì)數(shù)，并將結(jié)果存儲(chǔ)。二、 采集器與數(shù)據(jù)服務(wù)器的通信采用無(wú)線WSN模塊，采集器平時(shí)處于接收狀態(tài)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)服務(wù)器的操作指令時(shí)，按照指令內(nèi)容操作，將本采集器有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線WSN模塊送至數(shù)據(jù)服務(wù)器。三、 數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)可以定時(shí)或?qū)崟r(shí)的對(duì)下轄的采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)抄收，并進(jìn)行存貯。當(dāng)上級(jí)設(shè)備—管理中心計(jì)算機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，則將所存貯的數(shù)據(jù)打包送上。管理中心計(jì)算機(jī)可以對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)采集終端進(jìn)行各種操作。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成介紹

WSN網(wǎng)絡(luò)集中抄表系統(tǒng)整體采用分布式體系結(jié)構(gòu)，用電管理中心與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間(上層)數(shù)據(jù)的采集采用星型結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)服務(wù)器與采集器之間(下層)數(shù)據(jù)的采集采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。無(wú)線表系總體結(jié)構(gòu)如圖I所示。數(shù)據(jù)庫(kù)集抄中心區(qū)T上科 數(shù)據(jù)庫(kù)集抄中心區(qū)T上科 TI,屆民胳呻心節(jié)點(diǎn)上層通信以電力局中心的統(tǒng)主站為中心，通過(guò)GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)與分散于各物業(yè)小區(qū)的數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，形成1對(duì)N的連接形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)器數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接；下層通信包括數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)電表參數(shù)的采集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，以及轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)下達(dá)的指令和對(duì)電表進(jìn)行控制操作等。出于成本與通信可靠的考慮，設(shè)計(jì)了采集器。每棟居民樓設(shè)置一個(gè)采集器，電表通過(guò)RS一485總線與采集器進(jìn)通信，采集器通過(guò)WSN終端節(jié)點(diǎn)與小區(qū)中心的WSN中心節(jié)點(diǎn)及數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行通信。示意圖如下：電股電癥電和般推衆(zhòng)務(wù)鶴?元哇I 採(cǎi)訥節(jié)盤(pán)】 粘N抿凋節(jié)點(diǎn)H采用低成本的WSN無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)組建了一個(gè)無(wú)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(wú)線抄表系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：電表抄錄數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確，系統(tǒng)的傳輸容量大。可對(duì)電表設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、參數(shù)調(diào)整、開(kāi)關(guān)等控制操作。安裝、維護(hù)方便⑷集中抄表范圍廣，GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋，WSN技術(shù)使擴(kuò)容無(wú)限制。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)表用戶的不同分布，可靈活地構(gòu)建抄表的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。甚至可以將WSN無(wú)線模塊集成到電能表中，從而完全實(shí)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(diǎn)?提高抄表效率?出戶自動(dòng)抄表?自動(dòng)計(jì)算費(fèi)用?實(shí)時(shí)監(jiān)控用電量?采集量大、模塊化?可靠性、精確性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性?分散控制、集中管理,并且可以通過(guò)無(wú)線或者有線網(wǎng)為業(yè)主提供相應(yīng)數(shù)據(jù)。4、 硬件功能?實(shí)時(shí)讀取表度數(shù)?凍結(jié)指定日期的度數(shù)?凍結(jié)指定時(shí)間段度數(shù)?停電后數(shù)據(jù)能可