浅谈电力监控系统的应用

摘要：本文通过对某调度所工程配电系统的监理实践，浅谈施耐德电力监控系统Schneider EMCS在本工程配电系统中的应用。EMCS系统是结合施耐德电气公司在电气行业长期的自动化经验，应用继电保护、电网自动化、计算机、通讯及自动控制等领域的最新技术，将电力系统在线、离线数据、用户数据和系统结构进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现对系统正常情况及事故情况下的监测、控制、保护、用电和电气管理的智能化。

关键词：EMCS电力监控系统；数据采集；自动化监控解决方案

Abstract: In this paper, through the supervision practice of scheduling the distribution system engineering, application of Schneider electric power monitoring and control system of Schneider EMCS in the distribution system of this project. EMCS system is a combination of Schneider electric in the electric industry long-term automation experience, the application of new technology of relay protection, power grid automation, computer, communication and automatic control and other fields, the power system on-line, off-line data, user data and system structure of information integration, constitutes a complete automation system, implementation of the system of normal and an accident of the monitoring, control, protection, intelligent electric and electrical management.

Key words: EMCS power monitoring system; data acquisition; automation solutions

中图分类号: F407.61 文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

某调度所10kV变电站综合自动化系统由中压两进线及六台变压器和低压系统组成。

变电站电气监控总体配置，主控配置一套施耐德PLSCADA（V7.20）电力监控系统，监控系统按照无人（少人）值班室设计，采用单机单网的系统结构，用开放式网络系统连接，将变电站相互有关连的各部分整合为一种有机的整体，对整个供电系统一次主设备实现遥测、遥信、遥控功能及其它高级功能，将其所有一次供电系统显示在监控系统上；对变电站二次设备和辅助设备实现远方的控制和管理，同时预留往上级系统通讯的接口。实现了对整个供配电系统的智能化管理，能够对供配电系统中所有电气设备的运行状态进行安全、可靠、准确地实时监视和控制。具备系统故障、异常实时报警，及时地进行事件顺序记录、各种图表的汇总、分类、输送或上报，并具有打印、存盘的功能。

该系统已完成安装调试工作，并通过各项测试，完全满足用户对系统的要求，符合原设计构想，符合国家及行业部颁标准，系统技术先进，成熟可靠，运行维护方便，现已正式投入运行使用。

2、监控设备和数据描述

该10kV配电部分采用施耐德公司的综保装置，完成10kV配电系统的保护和监控数据采集功能；具体数量描述如下： 表一

2.1、10kV监控装置SEPAM接口

本工程10kV高压部分接口，电力监控系统按照RS-485接口， Modbus RTU通讯规约进行数据的采集，监控系统采集的数据包括：三相电压、三相电流、频率、有功和无功功率、有功和无功电度、断路器位置状态等。

2.2多功能表监控装置接口

在低压回路中，本工程大量采用多功能表做为低压进线、母联以及馈出回路的监控仪表，电力监控系统按照RS-485接口，Modbus RTU通讯规约进行数据的采集，采集信息数据包括：三相电压、三相电流、频率、有功和无功功率、有功和无功电度、开关位置状态等。

2.3变压器温度控制单元监控装置接口

本工程采用变压器温度控制器完成对变压器温度状态的监测，电力监控系统按照RS-485接口，Modbus RTU通讯规约进行数据的采集，采集信息数据包括：绕组三相温度、风机运行状态、高温报警信号、超温跳闸信号等。

3、系统实施方案

EMCS监控系统按照分层的设计思想配置，划分为三个层次，配置如下：

数据采集层：数据采集层主要完成数据的原始采集，数据采集层的设备和数量描述如（表一）。

通讯层：系统配置专用的通讯处理机，通讯处理机完成和数据采集层设备的直接通讯，并将采集的参数通过以太网络转发给监控层的工作站，完成数据的初处理和转发的功能。

监控层：在中心变电站设置一个总电力监控室，配置数据服务器一台，选用（ML330 G6,Xeon E5606, 内存容量4GB, 硬盘容量SATA584GB, 双端口千兆网卡）。完成高压配电间、变压器间和低压配电间的配电系统的监控。监控工作站完成接收所有的状态量、测量值、电度量、开关动作状态等信息，并对其进行报警、显示、存储、分类、打印。

监控服务器安装一套施耐德PL SCADA电力监控系统软件，实现供配电系统的四遥功能及其它高级功能（故障录波、定值读写、运行日志、历史查询等），以保证监控系统的安全可靠运行。

更新通讯处理机，选用3台通讯处理机KBD-3116A，分别安装在主控室的通讯屏内、低压配电间的壁挂通讯箱内，实现通信处理功能。

更新网络交换机，选用1台工业级以太网交换机，实现整个配电系统的信息共享、系统节点设备的在线监测、数据处理和实时控制。

某调度所工程电力监控系统结构设计如下：

4、电力监控系统的功能

EMCS电力监控系统具有以下几个基本功能。

4.1事件顺序记录

事件顺序记录包括断路器合闸／分闸记录和保护动作顺序记录。

4.2故障记录

故障记录是记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压等。

4.3远程操作

操作人员可通过计算机对断路器和隔离开关进行分、合闸操作。为防止计算机系统故障时无法操作被控设备，在设计时考虑保留人工直接分、合闸手段。断路器操作有闭锁功能。无论就地操作或远程操作都应有防误操作的闭锁措施，必须有对象校核、操作性质和命令执行三步，保证操作的正确性。

4.4安全监视

监控系统在运行过程中，对采集的电流、电压等模拟量要不断进行越限监视，如发生越限，立刻发出报警信号，同时记录和显示越限时间和越限值。

4.5数据处理

数据处理包括对数据的分析及记录存储，方便用户查询，并能以报表的形式输出。

4.6电能质量监视

EMCS电力监控系统电能质量监控主要参数为：电压、频率有效值的变化；电压波动和闪变、电压暂降、短时中断和三相电压不平衡、谐波、暂态和瞬态过电压以及这些参数变化的幅度。

5、EMCS电力监控系统具有如下技术特点：

5.1 应用SCADA组态软件

系统主软件应用适用于电网自动化系统的SCADA组态软件，本项目的数据库、通讯设备、界面等环节均组态完成，具有组态软件的延续性、可扩充性、易学易用和通用性等特点。

5.2标准化的设计

EMCS电力监控系统采用Windows操作系统，人机界面遵循工业MS-windows标准；网络通信遵循ISO的7层开放系统互联网络OSI协议模型、TCP/IP协议；间隔层保护装置和测量仪表的通讯协议遵循国际IEC标准。

5.3灵活的可扩充性，易于升级

软件系统及其相关的硬件设备，能根据用户需求，按照不同阶段计划和要求，灵活配置，逐步投入，逐步扩展和升级，充分保证前期投资的可利用性，以满足用户增容、改建等需求。

5.4完善的安全性和方便的可维护性

系统设计考虑了数据存取的安全性，可配软硬件防火墙防止病毒侵染。系统具有权限管理功能，可向用户提供不同级别的权限。系统硬件、软件有备份，便于安装启动。数据库存取具有应用程序接口。数据具有唯一性和一致性。

5.6模块化的系统功能

系统以模块体系为基础，软件和硬件方便扩展。

6、总结

EMCS电力监控系统运用电子技术、计算机技术、网络技术、控制技术及现场总线技术，实现了变配电系统的集中监控管理和分散数据采集，通过遥测、遥信、遥控、遥调及电能质量监视、历史数据分析等功能，使电力系统透明化，是一套提高电力系统安全性、可靠性和经济性的智能化系统。EMCS电力监控系统在本调度所变配电监控中发挥了核心作用，可以消除孤岛、降低运作成本，提高生产效率，加快了变配电过程中异常的反应速度，有效地保障了电力系统的稳定和可靠运行。