【摘要】：基于大型電廠分層分布式電能管理和開關狀態在線監控系統的實際情況，介紹了電廠電能管理系統的開發、網絡結構和系統功能，探討了開關狀態在線監控技術的原理和實現，實際證明系統通用性強、開放性好、可維護性好。

【關鍵詞】：電能管理；開關狀態；在線監控；

前言

 近年來，中國經濟發展迅速，電力供應缺口增加，導致新一輪電力建設高峰。隨著西電東送、全國聯網、三峽水利工程等大型工程的發展，裝機容量穩步增長，輸電容量進一步增加；另一方面，實現工廠網絡的分離，使電廠面臨來自其他地區大型電力公司的競爭壓力，電廠設備管理水平是保持競爭力的必要條件。電力管理和開關狀態在線監控系統提高了電廠電力管理的效率，提高了供電質量，節省了大量的人力、物力和財力。其持續改進是確保競爭力的硬件基礎。特別是在設備狀態在線監控中，利用整個設備或設備的一些關鍵部件的壽命特征，開發應用具有特殊用途的系統，通過數據采集和數據分析預測設備狀態的發展趨勢，使維護只安排在必要時，及時維護可有效避免設備故障造成的意外停電，縮短停電時間，降低維護成本，延長設備使用壽命，避免維護疏忽造成的故障。

一系統開發和平臺

 電能管理和開關狀態在線監控系統是基于西屋Powernet電能管理程序開發軟件推出的。系統操作平臺可以建立在MicrosoftWindowsnt/2000/XP操作系統平臺上。開放式TCP/IP結構發電廠現有的工廠局域網也可以作為電能管理和開關狀態在線監控系統的中心。系統的圖形界面采用開放可擴展的人機界面Intouch軟件，允許用戶創建復雜強大的操作員界面顯示。同時，其分布式報警子系統通過MicrosoftAccess數據庫，大大提高了信息質量系統。

二系統網絡結構

 系統硬件結構按功能分為設備層和管理層。網絡連接通過通信介質建立，微機綜合測控和繼電保護單元分散在被控設備的對象中。所有控制、保護、測量、報警等信號在當地單元轉換為數據信號后，通過現場通信總線傳輸到主控室，當地單元相互獨立，不相互影響。

1設備層

 設備層是由微機綜合測控和繼電保護單元組成的INCOM總線數據采集層。各功能單元分別實現開關配電設備狀態監測、電源收集、存儲、上傳、保護等功能。各功能單元通過現場通信總線連接，總線采用射頻調節傳輸的INNCOM專業工業通信協議。通信介質為普通屏蔽雙絞線通信電纜，接線無電壓極性。由于INCOM協議采用高頻信號，抗干擾能力優于傳統的RS-485RS-422傳輸系統，單通信電纜有效傳輸距離3048m，可與電源、控制電纜敷設，無特殊電纜通道，大大降低了干擾、衰減等因素造成的網絡工作成本和錯誤代碼的風險。現場通信總線直接進入管理層的通信主機，并與監控計算機進行通信。設備層的功能單元除了現場總線的通信方式外，還可以通過以太網的通信接口直接連接到上層的局域網，并與網絡中的監控計算機進行通信。

2管理層

 管理層是所有設備監控、測量、控制和管理的中心。它由通信主機、現場或遠程監控計算機和TCP/IP協議局域網組成。它包括一個以遠程電能監控和狀態監控為核心的開放和可視化操作平臺。設備監控采用Intouch圖形軟件環境，為監控系統提供良好直觀的人機界面，支持用戶開發定制圖形視圖；根據設備狀態數據信息和不同用戶的個性化要求，動態顯示設備的運行狀態；數據訪問功能擴展到外部元件/系統、歷史事件處理報警記錄和報告分析工具。

三系統功能

1能耗監測

 系統能夠準確統計整個工廠的電力負荷，收集各電氣設備的電力參數，為用戶提供相應的負荷分析曲線。除電能參數外，其他電量，如電流電壓、頻率功率因數、大值、小值、諧波等，可實時上傳到監控中心進行顯示和存儲數據庫，大大降低了傳統抄表和分析的工作量。

2電能質量分析

 系統實時監測配電系統中反映電能質量的參數，如電壓、諧波和功率因數，并及時報警即將出現的電能質量問題。

3運行監視

 系統的運行狀態可以通過文字、表格、圖像、聲音、光等方式，及時為值班人員提供配電系統安全監控所需的所有信息。例如，用戶的配電系統在管理計算機的屏幕上顯示彩色圖形，包括：配電系統的單線圖、配電室的平面布置圖、開關柜的面板圖等，可以直觀地顯示開關柜的形狀，并隨時調出具體設備的面板圖進行主單元控制。在單線圖狀態下，可以實時顯示系統中設備的連接、斷開狀態和運行參數，并在報警時彈出提示窗口系統配置廠用電高壓斷路器微機綜合變壓器保護裝置。電機保護裝置、微機測量儀器、PT柜微機測量儀器，實現高壓工廠電力系統的保護和電能測量；在汽輪機控制中心和鍋爐控制中心配電盤上安裝微機測量儀器，實現電能測量；監控計算機設置在機組集中控制室，由操作和維護人員進行系統監控；輸出工廠電力系統的功率電源報告，通過工廠局域網的網絡電纜將工廠電力系統的功率數據傳輸到電廠計算機中心服務器，瀏覽電力數據的功率管理和開關狀態在線監控系統，通過現場有效的數據收集、傳輸和上述靈活的用戶界面，為電廠設備管理人員提供以下操作監控功能：

 根據系統的實際需要，通過簡化配置，顯著提高報警處理性能，將任何硬件設備集成到Intouch圖形環境中，采用分布式報警子系統，大大提高了信息質量。用戶可以zhi定在某些事件或保護動作中自動報警，一般可以設置在以下情況下：開關量突變（如保護跳閘）斷路器位置錯誤模擬超過整定值，報警信息和確認狀態顯示，通過對話框和易于使用的圖形用戶界面可以輕松實現報警配置。

 設備動作事件記錄。系統中的所有動作事件，如繼電保護動作、斷路器操作等，都可以自動打印并存儲在系統硬盤記憶中。

4開關設備狀態監測

 傳統的定期維護存在試驗周期長、強度大、有效性差等缺點，難以滿足電力系統對可靠性的要求。逐步取代定期維護已成為電力系統設備維護的必然趨勢。實現狀態維護的前提是實現設備狀態的在線監測，系統總結了INCOM總線設備在線連續檢測的相關開關設備的運行特征信息，并存儲在數據庫中，并根據工廠高壓開關的設備特點，如累積開關容量、開關動作次數、真空度等參數，通過統計、分析、顯示和標準報表輸出歷史趨勢數據，判斷開關的運行狀態，顯示開關設備的絕緣壽命和機械壽命。專家還可以咨詢狀態監測軟件包的診斷和分析過程和結果，實現設備故障的智能診斷，有效避免事故的發生。

5修改測控保護單元的設定值

 設備層的測量儀器或繼電器保護裝置的設定值和保護值可在系統監控計算機上在線修改，修改后的定值將直接返回相應的設備進行存儲。

6故障診斷

 在記錄和顯示這些事件的時間順序的同時，系統還可以將故障錄波數據和波形反應到監控屏幕上，為故障的查詢和處理提供便利。

四安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

1概述

 用戶端消耗整個電網80%的電能。用戶端智能用電管理對用戶的可靠性、安全性和節能性具有重要意義。構建智能用電服務體系，推廣用戶端智能儀器、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實現電網與用戶的雙向良性互動。用戶端急需解決的研究內容主要包括：先進的手表、智能建筑、智能電器、增值服務、客戶用電管理系統、需求側管理等。

 安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過細分和統計用戶端用電情況，向管理人員或決策層展示直觀的數據和圖表，便于找出高能耗點或不合理的能耗習慣，有效節能，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支持。

2應用場所

(1)辦公建筑(商業辦公、大型公共建筑等)；

(2)商業建筑(商場、金融機構建筑等)；

(3)旅游建筑(酒店、酒店、娛樂場所等)；

(4)科教文衛建筑(文化、教育、科研、醫療、體育等)；

(5)通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數據中心等)；

(6)交通建筑(機場、車站、碼頭建筑等)。

3系統結構

4系統功能

實時監控；電能統計報表；詳細電參量查詢；運行報表；變壓器運行監控實時報警；歷史事件查詢；

電能質量監控；遙控操作；用戶權限管理；通信狀態圖；視頻監控；用戶報告；APP支持；

5系統硬件配置清單

五結語

 電廠電能管理和開關狀態在線監控系統及時準確地反映了電廠輔助設備的運行信息和開關狀態。隨著分層分布式電能管理和開關狀態在線監控系統應用的不斷成熟，系統簡化了檢測單元的模塊化、接線和網絡結構，使電廠能夠更合理地安排維護，減少有針對性的停電試驗，提高管理效率，獲得更大的經濟效益。

【參考文獻】

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[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊 2022.05版