电力监控系统.docx

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电力监控系统

电力智能集成系统MROE09

一、电力智能信息集成与数据服务器电力数据监控系统说明

变电站、发电厂、电力用户等已经使用或准备购入使用大量为各专业使用的智能电子装置（IED）：

例如过压、过流保护装置、故障录波装置、现场设备状态检测装置、继电保护装置等等,但是这些设备主要是以独立运行为主，均未实现信息集成,形成了信息孤岛,不能被交互使用,更不能被远方主站透明访问及使用,造成设备和信息资源浪费，不能实现“在合适的时间、将合适的信息传送到合适的人员或管理端”的基本信息功能,也不适应厂站等终端实现各专业的无人化。

一些设备虽然采用接入了本地计算机并且也接入了Internet的方式，但是由于计算机本身的非实时性、低稳定性和集成度不高等问题，使得此种方式存在有大的局限性。

实现继电保护等设备和综合自动化、网络化的紧密结合，表现在集成与资源共享、远方控制与信息共享。

以远方终端单元、微机保护装置为核心，将电力终端的控制、信号、测量、计费等回路纳入电力智能信息集成与数据服务器系统，形成一整套网络化、智能化的成套电力设备，升级传统的设备装置，将有效提升电力设备的技术层次和水平，提高电力系统工作的性能。

随着电力数据网的发展,对电力智能信息的自由交互提出了越来越高的要求,其要求也就是智能设备的Internet化,即能够发现网络和Internet上的其他设备并宣布自己的存在。

这使IED能够了解有什么设备、有什么服务、与那些设备相关联可以用于交互，所以电力系统设备的嵌入式设计以及网络化是电力系统设备未来的发展方向。

国际上流行的电力智能系统分为以下类3类：

1）IED：

带有1个或多个处理器、能够向外部资源接收和发送数据控制的装置,如电子多功能表、数字继电保护、控制器等。

2）变电站集成（SI）：

将保护、控制、数据采集功能集成到最少数量的平台上,以降低投资和运行费用,减少屏柜和控制室空间,消除冗余的设备和数据库。

3）变电站自动化（SA）实现变电运行智能化管理,包括其他现有的SCADA系统和集电压、功率控制的告警处理,以便在对设备实行优化管理、实现最少人员干预的同时提高运行与维护效率。

建立电力智能信息集成与数据服务器，目标就是建立变电站的非监测控制系统的智能信息统一的信息采集与数据服务平台,为有关专业提供网络服务。

该系统是集成保护、控制与数据采集于一体的最小化的平台。

系统构架如图1：

远方控制中心

其他和现有的数据采集分析系统SCADA/SA应用/IED集成

电力智能信息集成与数据服务器将电脑数据库/远方直接访问IED集成为一体

IED

电力系统设备（变压器、断路器、继电保护器）

图1

系统功能

电力智能信息集成与数据服务器系统是一种集成服务器端和子站终端为一体的嵌入式平台系统，其功能为：

1）电力智能信息集成与数据服务器系统通过通讯和总线接口接入IED设备，可形成电力设备（如过流、过压保护、继电保护设备等）端-网络通讯链路-处理分析系统终端-控制中心/服务器端等整体一体化设备，从而提高电力设备的集成度和技术水平。

2）将目前未能联网的厂站和终端的各种IED进行联网，针对本地的IED设备，通过系统提供的丰富的IED接口将IED信息采集到电力智能信息集成与数据服务器系统中，并且对本地的IED信息进行分析处理以及生成报表，同时将本地的IED信息实时上送到服务器端和控制中心。

系统还通过区域总线实现与各IED的通信与信息交互。

这些IED接口包括各类型串口（RS-232/RS-422/RS-485），各类现场总线例如（CAN/LonWorks）等，还应包括以太口（10Mbit/100Mbit），为了实现非微机装置的状态量采集，提供了一定数量的开关量接口。

系统具有强大的在线自诊断功能，实时地将其送往调度（控制）中心。

3）电力智能信息集成与数据服务器系统可分成主站和子站系统，通过将子站分布到变电站和电力终端，可以和主站之间通过以太网建立信息网络，主站和子站之间实时进行通讯和信息处理服务，可方便控制中心实现对各地之间的电力信息的管理和远程维护。

4）向下兼容目前的接口与通信协议,进行大量的信息转换工作。

5）大量的数据存储，并提供数据服务。

6）实现继电开关的有效控制和循检，并在液晶屏上实时显示。

7）实现各种电力场所和终端用户数据的采集和监控显示。

3）监控场内所用电设备的状态并实现智能控制、信息获取和数据存储。

系统功能特点

1）采用优先级方式对保护轮询通讯

由于某些厂家保护通讯的特殊性，往往一个串口需要与十几台甚至几十台保护进行通讯，如果仅仅按照传统的顺序轮询方式与保护进行通讯，往往会造成在故障时不能在第一时间内获取到最重要的信息。

通过优先级的设定和处理，子站能按照优先级高低的顺序依次获取对应保护故障信息。

2）使用开关量触发方式触发对保护的通讯

为了能更加迅速地获取终端和变电站故障时保护的信息，可根据开关量变位信息定位到对应的保护，而这些保护提供的信息就是需要即刻获取的变电站的故障信息，子站再按优先级方式与这些保护进行通讯以及时获取故障信息。

3）通过“强制召唤”命令来快速获取需要的保护动作信息

在系统紧急情况下，为避免子站因缓存与过滤造成的信息滞后与失真，运行人员可通过强制召唤命令越过子站直接从保护装置中调取所需信息。

4）通过简要录波文件来定位需要获取的保护动作信息

根据子站自动生成的简化故障录波文件，直接定位到发生故障元件的保护装置上，如此可以最短时间内将需要的信息传送到子站中。

5）子站事件量信息的分类处理

终端和变电站一次故障中，启动的保护会很多，将有大量的事件量信息产生，这些信息入不加处理直接上送到主站将造成主站信息垃圾泛滥，必须在子站对信息进行处理，即按照不同的管理部门对信息的关注范围不同对信息进行分类管理，并将不同类别的信息分送不同的主站系统。

6）继电保护整定值的便捷管理

继电保护整定值管理是继电保护日常运行管理的重要工作，本系统的建立要能有效减少现场核对定值的工作量，并提高准确度。

7）生成变电站简要故障录波文件

考虑到在一次故障中，站内所有录波器都会启动，而真正跟本次故障有关的只有一个录波器中的一个文件，而且由于录波器中的录波文件中模拟量通道数很多，而实际发生故障的线路只有1条。

为了便于快捷传输与显示，需要对录波文件进行简化处理，处理后的录波文件仅仅包含发生故障的线路的电流、电压值和全部开关量。

8）生成变电站简要故障报告

子站能够根据录波器和保护的故障信息，生成本次故障的本站的简要故障报告，内容包括故障发生的地点、时间、元件以及保护的主要的动作情况，并通过主站程序及时上传。

9）取消保护管理机，实现由子站向监控系统转发保护动作信息

由于子站已具备保护管理机的所有特性，可以取代保护管理机，减少中间环节，提高故障信息的及时性与准确性。

10）远程维护功能

可通过网络远程维护子站系统，减少现场工作，便于及时发现与解决系统中可能存在的问题，同时也便于规模化实施新的功能要求。

系统建立的主站-子站网络分布图：

主站端

控制中心计算机

Internet网络

n号子站终端

1号子站终端

总线及通讯接口

本地各种IED设备

本地各种IED设备

图2电力智能信息集成与数据服务器系统主站和子站网络连接图

图3电力智能信息集成系统网络拓扑图

系统构架

该系统采用了32为高性能处理器结合实时嵌入式操作系统为核心的主控板，具有大量的接口处理能力、实时多任务处理能力、实时数据处理能力和存储管理与数据服务能力。

其外围硬件接口电路包括模拟信号的采集、开关信号的输入输出电路、通信模块电路等。

同时系统内部设有TVS保护，具有防高压、防雷保护等功能，系统构架如图3：

系统参数

1、电源

交流220V/50Hz，允许偏差-15%～+10%

直流110/220V，允许偏差-20%～+15%

功耗＜50W

2、工作环境

工作环境温度：

-40～+75℃。

相对湿度：

5%～95%（不凝结）

工作环境：

无爆炸危险，无腐蚀气体及导电尘埃，无严重霉菌，无剧烈振动冲击源。

3、接口

系统可扩展8个I/O板和3个通讯板

串口1～16个RS232/485/422

网口100Mbit3个

备有液晶屏接口

系统备有实时时钟

4、存储容量

内存=256MB

电子硬盘≥256MB

可实现外部存储

图4电力智能信息集成与数据服务器

图5电力智能信息集成与数据服务器结构图

二、电力智能信息集成与数据服务器终端电表抄表系统说明

随着城市居民住宅建设和农村小城镇建设日益发展，独立电能表数量迅速增多，抄表计量也日趋复杂，杭州蓝拓科技开发了基于232/485总线的远程集抄系统，并在实际工程中得到广泛的应用，受到了客户的好评，部分系统迄今仍正常运行。

近年来用电形势越来越紧张，分时电价已势在必行。

传统总线方式抄表和电力线载波抄表属于有线自动抄表，其中RS485总线方式抄表结构简单，易于实现，但施工布线工作量大，线路易损坏，不易维护，最主要的是RS485总线节点数受限，不适于大规模的集中抄表；电力线载波抄表借用现有的电力线网络，节省了线路费用，但我国电力线通信环境复杂多变，载波信号深受干扰，抄表数据稳定性可靠性和实时性很低，电力线载波抄表系统在市场上很少使用。

采用GSM／GPRS技术的自动抄表系统属于无线自动抄表系统，该系统使用电信服务商无线通信网络，覆盖范围广，能同时满足农村和城市的集中抄表，但GSM／GPRS技术需要支付网络接人费，另外GSM／GPRS系统的硬件成本较高，使GSM／GPRS无线自动抄表系统费用过高，不能被市场广泛接受。

为此我们采用无线传感网络技术（简称：

WSN）结合CDMA/GPRS技术研发了新一代远程无线集抄系统，很好地解决上下段信道的数据传输问题，采集系统真正做到了远程采集、实时采集、高性价比。

MROEB远程抄表系统产品包括：

数据服务器系统、管理软件，抄表主机，采集模块等；当使用无线传输方式时，还需要使用中继模块，电力载波模块，WSN传输模块，远程CDMA/GPRS模块，协议转换模块。

1、系统主要功能实现：

一、系统通过电能表的485总线数据接口或脉冲信号方式传输给采集器。

采集器巡检各电能表485总线数据或接收到多路脉冲信号后进行处理或计数，并将结果存储。

二、采集器与数据服务器的通信采用无线WSN模块，采集器平时处于接收状态，当接收到数据服务器的操作指令时，按照指令内容操作，将本采集器有关数据通过无线WSN模块送至数据服务器。

三、数据服务器系统可以定时或实时的对下辖的采集器进行数据抄收，并进行存贮。

当上级设备—管理中心计算机调用数据时，则将所存贮的数据打包送上。

管理中心计算机可以对数据服务器系统进行实时监测，并通过数据服务器对采集终端进行各种操作。

2、系统结构组成介绍

WSN网络集中抄表系统整体采用分布式体系结构，用电管理中心与数据服务器之间（上层）数据的采集采用星型结构；数据服务器与采集器之间（下层）数据的采集采用网状网结构。

无线表系总体结构如图I所示。

上层通信以电力局中心的统主站为中心，通过GPRS/CDMA网络与分散于各物业小区的数据服务器连接，形成1对N的连接形式，实现数据服务器数据中心系统的实时在线连接；下层通信包括数据服务器对电表参数的采集、存储、转发，以及转发上位机下达的指令和对电表进行控制操作等。

出于成本与通信可靠的考虑，设计了采集器。

每栋居民楼设置一个采集器，电表通过RS一485总线与采集器进通信，采集器通过WSN终端节点与小区中心的WSN中心节点及数据服务器进行通信。

示意图如下：

采用低成本的WSN无线组网技术，结合GPRS/CDMA网络组建了一个无线传输信道，缩短了单段的传输距离，削弱了信道衰减与干扰的影响，提高了信道传输的稳定性。

该无线抄表系统具有以下优点：

（1）电表抄录数据及时、准确，系统的传输容量大。

（2）可对电表设备进行远程控制、参数调整、开关等控制操作。

（3）安装、维护方便

（4）集中抄表范围广，GPRS网络覆盖，WSN技术使扩容无限制。

实际应用中，根据表用户的不同分布，可灵活地构建抄表的无线网络。

甚至可以将WSN无线模块集成到电能表中，从而完全实现居民区集中抄表、不用布线、快速组网

3、系统特点

·提高抄表效率

·出户自动抄表

·自动计算费用

·实时监控用电量

·采集量大、模块化

·可靠性、精确性、先进性、经济性

·分散控制、集中管理,并且可以通过无线或者有线网为业主提供相应数据。

4、硬件功能

·实时读取表度数

·冻结指定日期的度数

·冻结指定时间段度数

·停电后数据能可靠永久保存

·通过RS485-RS232与微机进行通信

5、软件功能

·自动远程抄表：

根据指定日期自动抄表。

·费用统计/打印：

按月进行费用计算。

·实时监控：

i.计算实时功率，并以图表显示

ii.停表提示

iii.断线提示

iv.异常提示

v.用电量异常提示

·读数查询/打印：

可随时查询每月用电数，并可打印。

·权限控制：

根据不同角色设定不同的权限，使数据更加安全。

·数据备份/还原：

当数据遭到毁坏性破坏时，可恢复最近备份的数据，将损失降低到最小。

·换表处理：

使换表更加容易，无需专业人员在场。

·初始参数设定：

如设定数据服务器时间、数据服务器地址、采集器地址等。

·帮助功能：

更容易学会使用。