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        一、行業背景

        隨著現代化進程的推進,各行業對用電的要求及依賴性日益提高,安全高效用電已成為企業最重要組成部分之一。對于供電、銀行、證券、通信、海關等需要實時數據處理的單位,變配電房管理尤為重要,一旦系統故障,造成的經濟損失不可估量。目前許多變配電房的管理人員不得不采用24小時專人值班,定時巡查各個線路設備,這樣不僅加重了管理人員的負擔,而且更多的時候,安全隱患不能及時排除,用電浪費無法預知。這對用電的安全運行管理無疑是一個不利因素。

        正是為了解決上述問題,SmartMS2017變配電監控系統對配電房的各種智能設備統一監控,提供美觀友好的監控畫面,發現異常即自動報警,確保系統的可靠運行。減輕了維護人員負擔,提高了系統的可靠性,實現了配電房的科學管理。

        SmartMS2017變配電監控系統可以及時、準確地知道各用電回路的情況,避免了電力能源“跑、冒、滴、漏”的現象。同時也給變配電的安全保障、經濟運行、負荷分析、經濟核算、合理調度、故障及時處理、能耗管理等現代化管理提供了保障。

        二、系統概述

        SmartMS2017變配電綜合監控系統可連接變配電設備(智能電力監控儀表、帶有智能接口的低壓斷路器、中壓綜合保護裝置、變壓器、直流屏)、動環設備(UPS、無線測溫裝置、除濕機、空調、電源、溫濕度)、安防監控設備(消防主機、門禁、視頻)等,實現遙控、遙測、遙信、遙調、遙視等功能,對系統各種運行開關量狀態和電量參數進行實時采集和顯示,可完整地掌握變配電系統的實時運行狀態,及時發現故障并做出相應的決策和處理, 使值班管理人員根據變配電系統的運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、躲峰填谷、各支路三相平衡監測,同時對配電房進行安防、環境監測管理,實現少人、無人值守,提高供電系統的可靠性和通信設備的安全性,為變配電的管理自動化、運行智能化和決策科學化提供有力的技術支持。

        SmartMS2017變配電綜合監控系統具有電氣參數實時監測、信號異常報警、事件記錄、安全管理、歷史記錄、自定義統計報表、能耗分析管理和負荷監控等綜合功能,使設備按最佳工況運行,節約能源。采用SmartMS2017變配電綜合監控系統,使供電系統更安全、合理、經濟的運行,提高配電系統可靠性,適用于中低壓變電站、工廠、樓宇、小區、開閉站的變電、配電系統的監控和管理。

        SmartMS2017變配電綜合監控系統借助了計算機、通信設備、保護裝置、多功能電表、其他智能設備等,為系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案,通過各個行業通用協議標準MODBUS、IEC101、IEC103、IEC104等多種通信協議,具備OPC服務器和OPC客戶端功能,具備Snmp服務器和Snmp客戶端功能,可以方便的對接企業信息化、工業自動化、DCS系統、PLC系統、SCADA系統等第三方監控系統。

        三、系統結構

        SmartMS2017變配電綜合監控系統是基于35kV/10kV及以下變配電系統的監測與管理,該系統由系統管理層、通信管理層、現場監控層三部分組成。

        • 1) 系統管理層
        • 位于監控室內,通過監控軟件,提供圖形化的呈現效果,將系統的運行數據進行圖形展示,除展示之外,還提供故障信息采集,故障再現,歷史數據,波形分析,運行日志,操作管理等功能。除監控中心客戶端還可以WEB瀏覽器、手機等方式向管理人員提供實時數據或報警事件展現。

        • 2) 通信管理層
        • 采用通訊管理機,負責與現場設備層的各類裝置進行通信,采集各類裝置的數據、參數,進行處理后集中打包傳輸到系統管理層,同時作為中轉單元,接受系統管理層下發的指令,轉發給現場設備層各類裝置。

        • 3) 現場設備層
        • 位于配電現場,具體包括:微機保護裝置、多功能儀表、直流屏、溫濕控制器、電動機保護器、溫度巡檢設備、UPS等。負責采集電力現場的各類數據和信息狀態,發送給通信管理層,同時也作為執行單元,執行通信管理層下發的各類指令。

        四、系統功能

        4.1數據采集和處理

        實時采集回路開關報警信息和溫度信息、模擬量、開關量、數字量、溫度量、以及各類事件信息。對實時數據進行統計、分析及計算并存入數據庫。模擬量主要包括電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、溫度等;開關量包括開關位置、事故信號和預告信號、自動裝置投入及撤除信號、開關當地/遠動操作位置信號、變壓器溫度報警信號、超溫跳閘信號等;事件信號包括開關狀態的變位、綜合保護裝置動作信號、控制操作及操作后狀態變化等以及事件發生的時刻、事件性質和名稱。電流和電壓波形顯示,諧波分析和展示,擾動分析。

        4.2變電站地理位置地圖信息

        系統具有變電站地理位置地圖,展示各個變電站的具體地理位置,以在地圖上快速定位故障位置,并方便現場操作和設備管理。

        系統高低壓盤柜物理布局的示意圖,既是直觀的示意圖,也是靈活的導航工具。在示意圖上,可以直接單擊對應的設備進入下一級畫面。

        4.3動態監控和動態著色功能

        在監控系統上位機屏幕,系統單線圖可以顯示一次系統接線上各管理點的運行狀態并動態更新,內容包括:斷路器的狀態,母線帶電狀態,開關的狀態用顏色區別,通常紅色表示:“合”,綠色表示:“分”,黃色表示:“不定態”。也可以根據用戶要求設定。

        文本或圖形屏幕上均可即時查看線路狀態和實時參數值,如電流、電壓、頻率、有功功率、無功功率、瓦時、峰值功率等。繼電器整定值、模擬量的限值可以設定和修正。所有的操作都有相應的權限設定,不同的權限有不同操作等級,保證系統的安全操作??梢詫崿F交接班通過登入和登出嚴格管理。

        4.4實時趨勢曲線和歷史數據曲線

        趨勢數據以曲線形式顯示。趨勢數據主要包含:電流、電壓、有功功率、無功功率等,具體數據的設定由管理工程師確定。

        趨勢數據分為實時曲線和歷史曲線兩種,實時曲線是運行時實時更新的,歷史曲線是通過保存在硬盤上的數據顯示的。根據數據記錄的時間的長短不同,可以顯示查詢的日、月、年的歷史數據。查詢參數、曲線樣式、曲線上下限均可由用戶動態設定。

        4.5自診斷和自維護功能

        系統檢測軟件完整性,網絡拓撲架構完整性,冗余完整性,發現系統故障,立即發出報警,并嘗試自動修復軟件和網絡故障。

        4.6報警管理

        設置預告信號和事故信號,并產生不同的音響報警及閃光,自動推出相應畫面,對應事故、故障設備的圖形發生閃動變位,窗口提示事件內容及處理指導。報警信號可在監控主機上人工確認復歸。報警信息以圖形或文本顯示。非常直觀,且報警信號是實時的。時間可以顯示年/月/日,時:分:秒,當一個報警信號產生時,系統給出圖形閃爍和聲音雙重提示所有的報警信號以時間序列排序,并在畫面上顯示,問題設備報警的參數,原因,實際值,極限設定值,報警級別,以及排除和清除的時間,并用不同的顏色表示。報警語音設定多樣化,可以由機器蜂鳴器、用戶定義音頻文件、機器語音播報報警詳情并可以按不同報警類型和報警級別設置不同的報警語音。報警可以通過手機短信和郵件推送的方式發送到指定用戶。

        所有的報警信息均存于數據庫中,警報解除的所有操作也保存于數據庫中。報警內容包括: 故障信號的來源;開關量突然變位(如斷路器跳閘等);斷路器故障;過壓、欠壓等報警信號;模擬量值超限(如電流電壓超過一定值等);要求的其它報警內容。系統具有在線或離線自檢設備故障的功能,故障診斷能定位到模塊。能在線或離線自檢各種應用軟件。在線運行時,當檢測到故障,及時將故障性質上送運行操作員工作站,以便顯示、打印和報警。

        4.7視頻監控管理

        在配電室不同位置安裝網絡攝像機,對配電室進行視頻監控,在值班室可以通過計算機實時監控變電站情況,如果有動態情況發生,立即觸發錄像功能,把當時配電室動態情況錄像并保存到計算機中。

        網絡攝像機通過工業光纖以太網和視頻監控服務器通信,傳輸視頻信號以及攝像機調整和控制命令。

        每個配電室安裝2個以上的網絡交換機,互相監視,保證安全。

        4.8系統事件記錄管理

        系統中所有的動作事件均可以文件的形式自動存入上位機硬盤,或即時打印,每個事件均有詳細的說明和發生時間。

        事件包括: 所有報警信息;操作人員確認報警動作的有關信息;操作員對斷路器所做的操作;短路器的狀態變化信息;系統通訊故障信息;系統復位和啟動、重啟動信息及工程師自定義的信號事件。

        4.9歷史數據庫管理

        能源管理模塊生成事件數據庫、模擬量數據庫,并提供開放的 ODBC 數據庫接口,方便與BMS系統數據庫的整合分析管理,以備系統分析、設備維護所用。事件數據庫主要包含:告警信息,故障信息,操作員操作記錄;模擬量數據庫可以包含:回路的三相電壓、三相電流、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等。歷史數據庫記錄周期可調,根據需要選擇保存監測變量:一日 24 小時、一月內每日和一年內每月的統計數據;以及重要事故、操作記錄保存的時間,各歷史數據及在線查詢、顯示,保存時間可在線修改。

        4.10統計和預測性維護功能

        統計計算電量的最大值、最小值、平均值、累計值;回路有功、無功功率分析和功率因數;

        根據建立的用電負荷模型,調用歷史數據,給出預測性維護方案。

        4.11電能消耗管理和分項計量功能

        電能消耗數據依次保存到歷史數據庫,包括每一回路按照分鐘、小時的電能數據,每一回路電能可以按照峰、谷、平不同時段不同費率進行統計計算并生成報表(需要具有峰谷平多費率多短式電表配合)。

        4.12報表生成和打印

        系統可以利用數據庫服務器的報表數據庫數據生成各種歷史數據數據報表,也可產生實時數據報表。報表均可實現自定義,由管理工程師根據實際需要,編制特定項目及格式的報表和圖表。如:日、月、年報表。報表可以自動生成,也可以按照時間表生成,或者由值班人員值班時按操作規程造表,并打印輸出。

        4.13運行管理

        數據庫維護自動和手動維護,自動模式下,當數據庫超過規定時間后,系統自動刪除過時的數據,留出存儲空間以保存新的數據。手動模式下,操作人員可以把數據壓縮歸檔后,遷移到移動硬盤,磁帶機、DVD 等外部存儲介質,然后刪除舊數據。并對數據庫空間進行整理維護。

        系統安裝程序,系統工程程序,系統數據參數等的存儲和管理,每次系統升級、維護后的檔案、項目程序,按照更新時間和版本進行保存和歸檔。以利于竣工之后的系統維護。

        4.14安全性和用戶權限管理

        系統軟件設置不同級別的用戶,區分多種權限分區和密級設置,為系統管理員、工程師、一般值班操作人員等提供分級密碼,并對所有操作自動進行帶時標事件記錄,建立良好的預防事故措施。

        五、性能指標

        序號 內容 指標
        1 事件記錄正確率 ≥99.9%
        2 遙信正確率 100%
        3 遙控正確率 100%
        4 遙測正確率 ≥99.9%
        5 遙調正確率 100%
        6 重要遙測更新周期 <2s
        7 次要遙測更新周期 <3s
        8 一般遙測更新周期 <5s
        9 事故時遙信變位傳送時間 <1s
        10 事故推畫面時間 <1s
        11 遙信變位 <1s
        12 遙控遙調命令傳送時間 <1s
        13 遙控遙調過程完成 <3s
        14 電能量廣播凍結和讀出量值周期 <1min

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