摘要：隨著光纖通信技術(shù)的進(jìn)步、港口功能不斷完善和發(fā)展，港口生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大和延伸，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化港口生產(chǎn)的需求。通過(guò)通訊傳輸手段，變電所實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng)，使運(yùn)行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)就能了解到電力設(shè)備運(yùn)行情況，從而實(shí)現(xiàn)港口電力設(shè)備管理的自動(dòng)化。基于此，本文主要對(duì)港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：港口變電所 ；電力監(jiān)控系統(tǒng) ；設(shè)計(jì)

1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理

港口供電智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)總線連接所有分布各處裝設(shè)在智能化配電開(kāi)關(guān)柜、電動(dòng)機(jī)、配電變壓器和其他電器設(shè)備上的遠(yuǎn)程測(cè)量控制管理單元組成電能與配電設(shè)施測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等，對(duì)數(shù)據(jù)分析和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，并通過(guò)以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于*控制室的系統(tǒng)管理控制計(jì)算機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

2.淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)港口電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理和港口設(shè)備的分布特點(diǎn)，其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為站控層、通訊管理層、 間隔層，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活，能有效降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來(lái)的影響。

間隔層根據(jù)一次設(shè)備的性質(zhì)選擇智能設(shè)備（如綜合繼保設(shè)備、智能測(cè)控設(shè)備等）的配置，智能設(shè)備分散安裝于一次設(shè)備上。

通訊管理層配置通訊處理器（主控單元）接收間隔層智能設(shè)備采集的各種信息，經(jīng)過(guò)處理后上傳至站級(jí)監(jiān)控層，也可將站級(jí)系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級(jí)的智能設(shè)備。各變電站主控單元通過(guò)交換機(jī)組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)內(nèi)任何一處光纖故障不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。

站級(jí)監(jiān)控層配置值班員工作站、顯示器、打印機(jī)等。實(shí)時(shí)顯示各種設(shè)備運(yùn)行信息，并可對(duì)各種信息進(jìn)行分析、處理。

2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件部分

變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的采集控制模塊 ：多功能電力綜合儀表、開(kāi)關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現(xiàn)場(chǎng)管理機(jī)、24V 直流電源以及*管理機(jī)等組成。*管理機(jī)是系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi)，用于整個(gè)變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報(bào)警、控制、報(bào)表打印等。

（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分。對(duì)35kV 以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連，采集高精度交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，即可測(cè)量出各個(gè)回路電量參數(shù)，儀表同時(shí)帶有自檢功能，可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。

①將 CT、PT 直接接入電力綜合儀表測(cè)量回路中，即可測(cè)量出該回路的電量參數(shù)。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙測(cè)”。

②儀表的開(kāi)關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài)，手車工作位置、電機(jī)儲(chǔ)能狀態(tài)以及接地刀閘位置，同時(shí)對(duì)綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號(hào)和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析，給予報(bào)警，并顯示該回路的故障類型。實(shí)現(xiàn)該回路的“遙信”。

③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上，實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程控制，即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連，測(cè)量該回路的實(shí)際電量，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)， 同時(shí)對(duì)主進(jìn)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài)，框架式開(kāi)關(guān)的位置以及故障報(bào)警等開(kāi)關(guān)量實(shí)現(xiàn)遙信，并對(duì)斷路器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統(tǒng)組態(tài)軟件，能夠運(yùn)行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺(tái)上。給用戶提供的是全中文界面，簡(jiǎn)潔的畫(huà)面設(shè)計(jì)、靈活的組態(tài)方式，高性能DDE驅(qū)動(dòng)程序，支持諸多工控產(chǎn)品，并遵循開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)接（0DBC） 標(biāo)準(zhǔn)。允許通過(guò)第三方，如MicrosoftAccess，SQL Server 等訪問(wèn)本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3傳輸介質(zhì)

本系統(tǒng)可以采用屏蔽雙絞線、單模或多模光纖、無(wú)線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設(shè)備與設(shè)備之間、主機(jī)到交換機(jī)之間的連接，而單模或多模光纖則主要用于變電所之間或者上下控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.4通信協(xié)議

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層設(shè)備接口多采用 RS485總線，標(biāo)準(zhǔn) Modbus 通訊規(guī)約，多數(shù)電力設(shè)備生產(chǎn)廠家也預(yù)留了其他的通信接口，以實(shí)現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與控制。

2.5實(shí)現(xiàn)的功能

上述幾部分構(gòu)成了一個(gè)完整的港口電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)港區(qū)所有具備測(cè)控操作功能電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制、模擬量（I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等）、狀態(tài)量（開(kāi)／關(guān)、報(bào)警、變壓器分解頭位置、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等）、數(shù)字量（頻率、電能量等）、脈沖量等的采集和存儲(chǔ)及停電分析和電氣設(shè)施的其他故障信息的收集分析等。并能通過(guò)棒狀圖，趨勢(shì)圖等分析顯示。并同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警及記錄、存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等功能。

3.存在的問(wèn)題和制約因素

3.1系統(tǒng)的兼容性

目前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各研發(fā)公司進(jìn)一步配套和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制約因素。IEC組織并沒(méi)有為電力通信設(shè)備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)相互滲透，電力設(shè)備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場(chǎng)利益，執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議差異性很大，為實(shí)現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換需要大量的工作。

3.2制約因素

在歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)中，各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在各控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國(guó)內(nèi)基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線設(shè)備簡(jiǎn)單、低成本等優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、工程立項(xiàng)時(shí)想到的是應(yīng)用RS485 總線系統(tǒng)，使得我國(guó)的變電所監(jiān)控系統(tǒng)與歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)有較大的差距。

4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

4.1概述

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系

統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等多功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶 變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站方位的控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

(1) 辦公建筑（商務(wù)辦公、國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑等）

(2) 商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）

(3) 旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所等）

(4) 科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑、會(huì)展中心等）

(5) 通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）

(6) 交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等）

(7) 廠礦企業(yè)建筑（石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等）

(8) 新能源建筑（光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等）

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

4.4設(shè)備選型

 5.結(jié)束語(yǔ)

總之電力監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)無(wú)人值班變電所的實(shí)現(xiàn)，并可以利用遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠，是值得大規(guī)模運(yùn)用的現(xiàn)代能源管理方式。

參考文獻(xiàn)

• 李建國(guó).淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).
• 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施[J].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.
• 安科瑞電力監(jiān)控與保護(hù)類產(chǎn)品選型手冊(cè),2020.01.
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)，2020.06.