三遥监控系统在天津港的设计与应用

摘要：天津港供电系统负责天津港四大区域用电，突出特点为点多、线长、面广，在实际管理中除35kV主站以外，190多座10kV电站均为无人电站，采用三遥系统进行远方监控、管理是必要的。随着大量新设备、新技术的投运与更新改造，天津港已经实现了对所有电站的三遥监控管理，通过RTU设备SC2000系统将当地信息采集汇总，再通过专用光缆，上传到监管主站，再由监管主站上传到调度中心服务器，实现调度系统可以全面监控所有电站。目前的三遥系统从结构、软硬件部分、传输方式以及通信协议等方面进行了优化设计，应用三遥系统对天津港电力系统进行综合管理，保障了信息的实时、准备，管理的科学规范。

关键词：三遥系统；应用；结构；软硬件；功能

0 引言

目前，随着天津港的快速发展建设、港区生产规模的日益扩大、生产管理自动化水平的不断提高，特别是网络的日益普及，传统的配电系统结构已经不能满足现代化码头生产、生活、建设的需求。组建先进的变电所三遥监控系统，对港区所有电站、电气设备、辅助设备等进行监测、控制，将传统的继电器保护升级为新型的ABB公司REF542等数字式的综合继电保护装置，种类繁多的电工仪表仅需一台智能监控终端就能完成各种监测、控制功能，实现设备远方和就地监控功能，使运行值班人员、调度人员不用到设备现场就可以掌握设备运行情况，电压、电流、电量等信息，从而实现无人值守，远方监控，目前在天津港区域应用到所有的变配电站。

1 天津港供电系统的特点

天津港供电系统具有区域大、供电线路长、变电所及设备多且分散、设备启停频繁、系统谐波污染较重、故障分析和判定困难，电压波动较大、偶有闪络发生等特点，为供用电设备及电力运行管理造成很大困扰。天津港电力监控三遥管理系统是将电力监控、视频监控、照明控制、电能质量管理、设备管理等功能集于一身，构成了完整的变配电设备集成系统。

2 天津港电力监控三遥系统的设计

2.1 电力监控三遥系统的原理[1]

电力监控三遥系统是采用测控现场总线连接所有分布各处装设在智能化配电开关柜、配电变压器、直流屏等其他电器设备上的远程测量控制管理单元组成设施测控网络，实现状态信息、实时供用电参数的上传、远程开关分合控制、视频监控资料上传。通过以太网或其他连接方式接入位于一、二级调主中心主机，通过系统管理控制计算机实现自动监控。

2.2 电力监控系统的结构

根据港区电力监控三遥系统的原理和供用电设备的分布特点，其电力监控管理系统的设计采用分层分布式结构（如图1所示）。

图1 监控系统结构原理图

间隔层根据一次设备的性质选择智能设备（如综合继电保护器、智能测控单元等）的配置，智能设备分散安装于一次设备上。通讯管理层配置通讯处理器（主控单元）接收间隔层智能设备采集的各种信息，经过处理后上传至站级监控层，也可将站级系统发出的遥控命令等下传至间隔级的智能设备。各变电站主控单元通过交换机组成光纤环网结构，环网内任何一处光纤故障不影响系统数据传输。

站级监控层配置值班员工作站、显示器、打印机等，实时显示各种设备运行信息，并可对各种信息进行分析、处理。

2.3 电力监控系统的软硬件部分[2]

天津港变电所电力监控三遥系统由各变电所的RTU将带有光纤通讯接口的综合保护继电器那里采集上来，各设备的综合信息集中到各自的综合保护继电器或测控单元，再由SC2000上传至调度中心。

服务器是系统的集中管理中心。一般安置在调度室内，用于整个变配电系统的实时状态显示、参数统计、数据分析、历史记录、故障报警、控制、报表打印等。

（1）电力监控系统的硬件部分

对各变配电站进、出线、母联采用综合保护继电器来实现遥测、遥信、遥控功能。综合保护继电器与CT、PT 直接相连，采集高精度交流信号，经过计算，即可测量出各个回路电量参数，仪表同时带有自检功能，可与综合继电保护装置配合使用。

①将CT、PT 直接接入综合保护继电器测量回路中，即可测量出该回路的电量参数。实现该回路的“遥测”。

图2 报警浏览界面

②仪表的开关量输人分别采集柜中断路器的分合闸状态、手车工作位置、电机储能状态以及接地刀闸位置，同时对综合继电保护装置中的故障跳闸信号和内部故障进行采集、分析，给予报警，并显示该回路的故障类型。实现该回路的“遥信”。

③仪表的继电器输出分别接至断路器的分、合闸线圈上，实现断路器的远程控制，即断路器的“遥控”。在0 .4kV低压主进、母联、出线采用测控单元来实现“三遥”功能。测控单元与CT、母线直接相连，采集交流信号，测量该回路的实际电量，实现遥测，同时对主进、母联、出线开关的断路器合、分闸状态，框架式开关的位置以及故障报警等开关量实现遥信，并对所有电动操作断路器实现远程遥控。

（2）电力监控三遥系统的软件部分变配电所计算机监控系统所安装的监控软件是基于Windows 环境下的电力系统专用组态软件，能够运行在Microsoft WindowsNT、2000平台上。给用户提供的是全中文界面，简洁的画面设计、灵活的组态方式，支持目前天津港已有的所有电力设备产品，并遵循开放式数据库联接标准。允许通过第三方，如SQL Server 等访问系统数据库。

2.4 传输介质

天津港三遥系统采用光纤作为连接介质。用于从主机到集线器或交换机的连接，交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。

2.5 通信协议

站级监控层设备接口采用RS-485总线，，标准Modbus通讯规约，但大多数厂家也预留了别的通信接口，以便于和别的通信协议兼容。

2.6 实现的功能

上述几部分构成了一个完整的天津港电力监控管理三遥系统，该系统能实现对港区所有具备测控操作功能电气设备的远程操作控制、模拟量（I、U、Hz、P、Q、kWh、温度等）状态量（开/关、报警、变压器分解头位置、保护动作信号等）数字量（频率、电能量等）脉冲量等的采集和存储及停电分析和电气设施的其他故障信息的收集分析等。并能通过棒状图、趋势图等分析显示。并同时实现故障报警及记录（如图2所示）存储、查询、统计、报表打印等功能。

3存在的问题和制约因素[3]

3.1 系统的兼容性

目前，信息传输系统的兼容性已成为装备监控系统的各研发公司进一步配套和扩充系统功能的制约因素。虽然各种通信协议在技术上相互渗透，但为谋求各自的市场利益，几十年来没有统一的国际标准可以遵循，各产品间难以直接相互操作。

3.2 制约因素

在变电所监控系统中，各种先进的现场总线技术比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出优势，已经在各控制领域得到广泛的应用，几乎淘汰了所有的RS485系统。但在国内基于技术水平的制约以及RS485总线设备简单、低成本等优势，大多数的厂商、工程师在设计产品、工程立项时第一想到的是应用RS485总线系统，这不能不说是一种遗憾。

参考文献：

[1]工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]深圳华力特电气股份有限公司产品资料[M].深圳：华力特电气，2011.

[3]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2003.