摘要：

本文介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，包含常見的應用場景，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，及可接入的各種監(jiān)控設(shè)備。

概述

隨著管理人員的學歷提高、計算機技術(shù)的進步、電力二次設(shè)備的降價，電力監(jiān)控系統(tǒng)的價格也由原來的高不可及變成標配產(chǎn)品。越來越多的新建項目的供配電工程對電力監(jiān)控系統(tǒng)做了相應的投資，一些投運已久的項目也做了相應的電力監(jiān)控系統(tǒng)的智能化改造。

隨著電力監(jiān)控系統(tǒng)的普及，其由原來的只監(jiān)控10kV以上的設(shè)備逐步涵蓋到變壓器、低壓回路、直流屏、發(fā)電機等傳統(tǒng)設(shè)備，并延伸至變電所內(nèi)環(huán)境、門禁、視頻、機器人巡檢等領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也由本地監(jiān)控擴展到物聯(lián)網(wǎng)范疇。

電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的進步、監(jiān)控范圍的擴大、傳輸?shù)姆绞皆龆啵δ苡蓚鹘y(tǒng)的四遙功能擴展到安防監(jiān)控、消防報警、機器人巡檢等實用性功能，極大的增強了供配電運行的安全性，降低了管理人員的勞動強度，做到了有據(jù)可查、報警及時。

下面從幾個方面詳細介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。

單變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1.接入設(shè)備介紹

單變電所的通常是指只有1個變電所，包含了10kV配電柜、直流屏、變壓器、低壓出線柜、發(fā)電機等。接入的設(shè)備如下表所示。

2.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計清單典型的配置清單如下表所示。

3.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)典型的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)圖如下圖所示（此方案采用的是雙機備份，也可以采用1臺工作站）。

4.某專業(yè)醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)計圖紙如下圖所示。

說明:

（1）電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)遵循少人值班的原則,具有登陸操作、鎖機操作、運行/編輯切換操作、打開文件列表操作、查詢等多種功能,同時能夠與其他系統(tǒng)如BAS、DCS等系統(tǒng)進行通信。系統(tǒng)采用了電力監(jiān)控服務器和工程師工作站模式。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場設(shè)備與通訊管理機之間的通信采用屏蔽雙絞線,通訊管理機放置于每個變電站配電室內(nèi),通訊管理機與以太網(wǎng)交換機之間采用以太網(wǎng)通信。

（3）本系統(tǒng)須由專業(yè)公司深化設(shè)計后具體實施,深化圖紙平面圖須與原有管線綜合考慮布置,系統(tǒng)圖須與變配電專業(yè)廠家統(tǒng)籌考慮,以便柜體內(nèi)設(shè)備元器件的合理布置。

5.某房地產(chǎn)小區(qū)電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)計圖紙如下圖所示。

某房地產(chǎn)小區(qū)電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明

本工程專用中心配電室內(nèi)各進、出線回路采用微機保護測控裝置,實現(xiàn)各回路保護及電氣量采集。變配電房內(nèi)各低壓進出線回路采用電力網(wǎng)絡(luò)儀表以采集各回路電壓、電流、電度量等數(shù)據(jù)。本工程監(jiān)控范圍包括變配電房所有智能設(shè)備,在監(jiān)控值班室內(nèi)設(shè)置后臺監(jiān)控系統(tǒng),后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用配電綜合自動化系統(tǒng)軟件,包括前置通訊管理機和后臺監(jiān)控機,各配電室內(nèi)智能設(shè)備均通過RS-485通訊方式與前置通訊管理機通訊。

后臺監(jiān)控系統(tǒng)功能說明:

（1）數(shù)據(jù)采集:系統(tǒng)實時采集間隔層上傳的模擬量(如電壓、電流、功率、頻率、溫度等)、遙信(如開關(guān)位置、刀閘位置、手車位置等)、電度計量、保護信號及綜合自動化等信息。發(fā)送各種數(shù)據(jù)信息及控制命令。

（2）數(shù)據(jù)處理:系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后,立即進行數(shù)據(jù)處理。包括模擬量數(shù)據(jù)處理(YC)、開關(guān)量處理(YX)。

（3）計算功能:在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中除大量的實際遙測數(shù)據(jù)點外,還同樣有強大的計算功能,包括:限值計算、平衡率計算、累加計算、功率因素計算、統(tǒng)計計算等。

（4）遙控操作:實時對進線以及各出線的斷路器遙控分、合閘操作。

（5）圖形界面:提供強大的設(shè)備圖形編輯軟件、畫面編輯軟件、畫面管理軟件,提供多種數(shù)值顯示手段,如:數(shù)值顯示盤表顯示、棒圖顯示、曲線顯示,并可根據(jù)數(shù)值狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)由用戶根據(jù)需要和習慣自行定義。

（6）報表子系統(tǒng):提供強大的報表功能,采用Excel風格的電子表格方式組織、顯示報表,支持時、日、月、年統(tǒng)計及特殊統(tǒng)計等各種表格,報表統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可以按照用戶要求選擇,包括電流、電壓、電度、運行時間、開關(guān)跳閘次數(shù)等,并支持用戶自主編輯報表顯示界面。

（7）告警子系統(tǒng):進線以及各出線發(fā)生遙測數(shù)值越限報警,開關(guān)變位報警,事故報警,工況報警,系統(tǒng)能自動產(chǎn)生一系列報警信息,報警方式支持圖形報警,文字報警,語音報警,打印報警等多種報警方式。

（8）安全子系統(tǒng):系統(tǒng)提供統(tǒng)一的用戶權(quán)限管理工具,根據(jù)需要賦予用戶特定權(quán)限,根據(jù)權(quán)限做相應的操作.可設(shè)立操作員密碼,系統(tǒng)管理員密碼等多重密碼,權(quán)責分明,避免了誤操作。

（9）變配電監(jiān)控系統(tǒng)接入能源管理系統(tǒng),能通過通訊管理單元把各種數(shù)據(jù)信號上傳到能源管理系統(tǒng)。

6.某初中教學樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

設(shè)計圖紙如下圖所示。

某初中教學樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明:

（1）RS485總線必須采用總線的連接方式,最長距離不超過1200米。

（2）RS485上的通訊規(guī)約可以采用采用Modbus協(xié)議,也可以采用其他的開放協(xié)議做接口計算機與QDLPort采用以太網(wǎng)聯(lián)接。

（3）QDL9000系統(tǒng)采用三層設(shè)計結(jié)構(gòu),分為主站層、通訊層和設(shè)備層。

（4）QDL9000系統(tǒng)監(jiān)控軟件提供數(shù)據(jù)采集狀態(tài)監(jiān)視、故障報警、事件記錄、諧波分析、數(shù)據(jù)查詢及報表打印等功能,支持單機版、雙機版和復雜的多機系統(tǒng);

（5）QDLPort系列通訊管理機支持最大32路下行通訊串口,并配置工業(yè)級光電隔離轉(zhuǎn)換器;上行支持兩路以太網(wǎng);提供配置管理軟件,支持MODBUS、CDT、101、103、104等三十多種數(shù)據(jù)規(guī)約。

（6）QDLPort通常一路通訊串口連接1至16臺低層裝置,一臺16端口的通訊管理機最高可管理256臺設(shè)備

（7）因二次設(shè)備廠家通信協(xié)議及設(shè)計通信接口的差異，同一485總線上接同一廠家同類型設(shè)備。

多變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1.接入設(shè)備介紹

多變電所的通常是指擁有多個變電所，包含了10kV配電柜、直流屏、變壓器、低壓出線柜、發(fā)電機等。接入的設(shè)備如下表所示。

2.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計清單

電力監(jiān)控系統(tǒng)需要在每個變電所設(shè)置一套QDLIB數(shù)據(jù)采集箱，數(shù)據(jù)采集箱包含了QDLPort通信機、光纖收發(fā)器及各種配套的電器元件，典型的配置清單如下表所示。

3.電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計包含多個變電所時，網(wǎng)絡(luò)采用光纖網(wǎng)絡(luò)，可組成星型或環(huán)裝網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控主機采用2臺互為備份，確保數(shù)據(jù)的可靠性。典型的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

4.某高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

（1）整體電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計圖紙如下圖所示。

某高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明：

①本系統(tǒng)分為監(jiān)控管理層、通信層和現(xiàn)場終端層。現(xiàn)場終端層通過各測控裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集處理，通信層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程上傳，監(jiān)控管理層負責對數(shù)據(jù)進行存儲、分析并實現(xiàn)人機界面的各種管理工作。

②各現(xiàn)場變電所或箱變內(nèi)交換機與PLC系統(tǒng)共用。

（2）單一的變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計圖紙如下圖所示。

設(shè)計說明：

測量功能

三相電流,三相電壓

有功功率，無功功率，視在功率

功率因數(shù),頻率

有功電度計量(帶方向)，無功電度計量(帶方向)

2路DI/開關(guān)量輸入

功率因數(shù)補償功能

12路電容器投切控制,循環(huán)投切

動態(tài)跟蹤負荷變化

過壓、欠壓、相序錯及缺相報警

故障自動閉鎖投切

保護功能

三相(或二相)式三段定時限過電流(速斷,限時速斷,過電流),(帶后加速,低壓閉鎖,方向保護)

三段式電流保護

三相一、二次重合閘,重合閘加速段,重合閘檢同期、檢無壓,自動捕捉同期合閘

低頻減載(低壓閉鎖,欠流閉鎖,滑差閉鎖)

小電流接地選線,母線絕緣監(jiān)測

過負荷告警

PT、CT斷線告警

故障錄波

輸出事故總信號,斷路器跳合位

5.某醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

整體電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計圖紙如下圖所示。

某醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明:

（1）QDL9000電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)遵循少人值班的原則,具有登陸操作、鎖機操作、運行/編輯切換操作、打開文件列表操作、查詢等多種功能,同時能夠與其他系統(tǒng)如BAS、DCS等系統(tǒng)進行通信。系統(tǒng)采用了電力監(jiān)控服務器和工程師工作站模式。

（2）QDL9000監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場設(shè)備與通訊管理機之間的通信采用屏蔽雙絞線,通訊管理機放置于每個變電站配電室內(nèi),通訊管理機與以太網(wǎng)交換機之間采用以太網(wǎng)通信.

（3）本系統(tǒng)須由中標專業(yè)公司深化設(shè)計后具體實施,深化圖紙平面圖須與原有管線綜合考慮布置,系統(tǒng)圖須與變配電中標專業(yè)廠家統(tǒng)籌考慮,以便柜體內(nèi)設(shè)備元器件的合理布置。

6.某高校電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

某高校電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明:

（1）10kV高壓系統(tǒng)與0.4kV低壓系統(tǒng)分別設(shè)置微機工作站,對各系統(tǒng)進行管理。

（2）10kV高壓微機保護裝置采用以太網(wǎng)組網(wǎng);與10kV系統(tǒng)相關(guān)的其他智能裝置一般為RS485接口,經(jīng)通訊管理機接入10kV工作站。

（3）校區(qū)內(nèi)0.4kV低壓配電系統(tǒng)經(jīng)過通訊網(wǎng)關(guān)采用以太網(wǎng)接入低壓工作站。

（4）10kV及0.4kV微機后臺系統(tǒng)預留遠動接口,可接入上級調(diào)度管理系統(tǒng)。

（5）高、低壓微機后臺系統(tǒng)作為獨立子系統(tǒng)安裝在能源中心二樓電力集控室。

7.某政務辦公大樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

（1）整體電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計圖紙如下圖所示。

（2）單一的變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計圖紙如下圖所示。

1#變電所網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

2#、3#變電所網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

4#變電所網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

5#及10kV變電所網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

某政務辦公大樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計說明：

（1）本工程在1層變配電所值班室設(shè)置1套電能管理系統(tǒng)EMS。

系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議,通過現(xiàn)場總線與高低壓配電系統(tǒng)、變壓器溫控裝置、發(fā)電機的智能接口、ATSE及EPS等相連,

實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。同時監(jiān)控系統(tǒng)提供標準的RS485接口向上連接到BMS系統(tǒng)。

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)分為:現(xiàn)場級控制層、站級控制層。

現(xiàn)場級控制層在完成保護任務的基礎(chǔ)上,將采集和處理后的數(shù)字信息經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸炯壙刂茖印?/p>

站級控制層綜合現(xiàn)場級提供的所有信息,實現(xiàn)對所有一次設(shè)備的監(jiān)控、測量、記錄和報警功能。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)采集功能

系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集裝置采集現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù),包括模擬量,脈沖量及開關(guān)量,測量量,外部輸入訊號等數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控系統(tǒng)作實時處理,實時更新數(shù)據(jù)庫及顯示畫面,并在屏幕上采用模擬圖方式實時顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況,顯示實時和歷史事件,并采用打印或報表等方式輸出。為系統(tǒng)實現(xiàn)其他功能提供必需的運行信息。具體如下:

①監(jiān)控系統(tǒng)能完成對低壓配電系統(tǒng)模擬量運行狀態(tài)的監(jiān)視,有效反映各模擬量(電流,電壓,有功,無功電量等)。

進線側(cè)三相電流;

進線側(cè)三相電壓;

系統(tǒng)有功功率、無功功率和視在功率;

系統(tǒng)有功電度和無功電度;

系統(tǒng)頻率;

系統(tǒng)功率因數(shù)等;

②監(jiān)控系統(tǒng)能對低壓配電系統(tǒng)內(nèi)所有狀態(tài)量進行有效,安全,可靠,直觀的監(jiān)視。

開關(guān)位置信號;

斷路器位置信號。

遠傳控制功能

通過現(xiàn)場總線的形式向主站發(fā)送信息,并接受主站的控制。

遠動終端向上級發(fā)送遙測量包括電流,電壓,有功電能,無功電能,功率因數(shù)。

遙信量包括開關(guān)或斷路器位置信號和故障信號。遙控量包括斷路器或開關(guān)的分合分接頭的調(diào)節(jié)。

通過主站微機的鍵盤,鼠標器對控制對象進行分合操作。

控制對象包括開關(guān)和斷路器隔離開關(guān)的分合(跳合)操作,設(shè)備運行檢修。

屏幕顯示功能

監(jiān)控系統(tǒng)能在主控機顯示與實際相對應的一次主接線模擬圖,顯示各控制對象的運行狀態(tài)并實時動態(tài)更新。

可形成實時的和歷史的模擬量連續(xù)變化的趨勢圖,如功率負荷曲線,電壓波動曲線。

系統(tǒng)主接線圖,運行工況圖,;

斷路器,隔離開關(guān)狀態(tài);

實時量參數(shù)表顯示;

負荷曲線圖;

報警信息一覽表;

電壓曲線圖;

電流曲線圖;

監(jiān)控系統(tǒng)配置圖;

歷史數(shù)據(jù),趨勢曲線;

報文顯示,事件顯示,值班記錄;

控制系統(tǒng)的配置及設(shè)定值顯示;

信息處理功能

監(jiān)控系統(tǒng)能顯示和記錄低壓配電系統(tǒng)中所有動作事件。

事件包括:所有報警信號;開關(guān)的操作;系統(tǒng)通訊狀況;設(shè)備運行狀況;斷路器動作和狀態(tài)等。

①報表記錄打印功能

系統(tǒng)可接收儀表所提供的帶時標的數(shù)據(jù),存儲數(shù)據(jù),并可按標準格式打印各種報表,歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)容,各種曲線,各種其他事項。

②報警功能

按系統(tǒng)實際需要,可任何時間在顯示屏上通過彈出報警窗口方式顯示最新的報警信號和提示,及時反映事故報警,并產(chǎn)生報警聲音。

所有報警信息均存儲在事件記錄中,作為對該報警之事后分析依據(jù)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

1.實時監(jiān)視

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)。系統(tǒng)實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

2.報警及事件

實時報警

實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界限時，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過設(shè)置開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

3.數(shù)據(jù)分析

報表功能

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)庫，對采集到的電力參數(shù)進行存儲和管理。

電力參數(shù)分為實時顯示參數(shù)和歷史參數(shù)。所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、指定時間或選擇查詢近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設(shè)備指定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息包括三相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、四象限電能等。電參量報表支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

報表功能如下圖所示。

曲線功能

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)對支持電參量曲線功能，曲線分為實時曲線及歷史曲線，支持同一界面顯示多條曲線并以不同顏色進行區(qū)分。曲線記錄最大值、最小值及平均值，以及極值發(fā)生的時間。

曲線功能如下圖所示。

4.遠程控制

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持遠程控制功能，在監(jiān)控主機上通過管理員權(quán)限對變電所內(nèi)的開關(guān)進行遠程分合閘操作。

遙控功能界面如下圖所示。

輸入驗證碼，點擊確認即可實現(xiàn)遙控功能。

5.用戶管理

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)有完善的用戶管理功能，避免越權(quán)操作。

每一級權(quán)限對應相應的控制權(quán)限，最多可設(shè)置多級不同權(quán)限，并記錄權(quán)限用戶的操作。

管理員具有最高的權(quán)限，并可以對其他用戶或者計算機的權(quán)限進行設(shè)置；

用戶或者計算機被設(shè)置了權(quán)限之后只能在權(quán)限規(guī)定的范圍內(nèi)操作或者瀏覽，權(quán)限范圍以外的功能都將被禁止；

所有用戶的操作都將被系統(tǒng)日志記錄下來，包括操作時間、操作類型、操作對象、操作結(jié)果等等信息。

用戶管理界面如下圖所示。

結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，用電需求劇增，供配電安全至關(guān)重要，供配電智能化管理的需求日益增大。

本文介紹的QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控。通過智能儀表、QDLPort通信機、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能顯示回路用電狀況，還具有實時告警、故障分析、事件追憶等實用功能。在日常運維過程中，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟效益及安全保障。

審核編輯：湯梓紅