智能配电监控系统_智能装备_机械设备_行业资讯

摘要：本文主要针对综合自动化系统一次电气设备的安全保护问题，设计一套智能配电监控系统，实现设备运行工况的在线监测，各种可控开关的本地/远程控制操作，负荷切换，变配电系统的经济优化运行，适合各种运行方式的控制、联锁/联动及通信网络连接，信息共享等多种功能。系统整体架构采用模块化、分层分布式开放系统结构设计，以分散控制、集中监视为原则，按间隔划分、单元化设计、分布式处理，实现设备分层和网络分层的解决方案。

关键词：一次电气设备、智能配电、监控系统、分散控制、集中监控

1引言

电气一次设备作为直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备，其能否安全、可靠的运行，直接关系到整个自动化系统能否安全、稳定的运行。有鉴于此，根据综合自动化系统一次电气设备的安全保护的具体要求，我们研制了智能配电监控系统，系统整体架构采用模块化、分层分布式开放系统结构设计，以分散控制、集中监视为原则，从而构成一个完整的操作、调度、监视网络，实现对整个系统的遥测、遥信、遥控与遥视功能，以期达到变电站无人或少人值班，实现对一次设备全面监控的目的。该智能配电监控系统大大提高生产效率、降低事故率，具有重要的理论意义和实际应用价值。

2系统功能简介

针对综合自动化系统一次电气设备的安全保护问题，该智能配电监控系统确定功能如下：

1、监控主机上集中显示各电气设备的工作状态、运行参数、报警记录等信息，监控主机发送控制操作命令，并通过自动化设备的出口继电器控制各可控开关的分合，便于现场操作人员监控；

2、完善的信息处理功能，将报警信息、运行参数、操作记录等信息自动形成标准格式的数据库文件，并长期保存，供信息系统调用，可实现自动化控制系统与生产管理系统数据共享；

3、多种操作方式并存。控制方式有：集中联动、集中手动、就地联动、就地手动、紧停等方式，使系统操作灵活、可靠。在集中方式，所有设备由集控室操作员通过上位机操作；

4、通过采集电量参数，实现故障的快速定位，方便工作人员检修；

3系统工作原理

智能配电监控系统，其核心技术是监测电气设备的运行状态，识别设备运行异常状态信号，并分析判断异常信号种类、部位、危险等级等，分析预测故障发展趋势，并作出相应决策。如图2-1所示，矿井皮带运输状态监测与事故预警系统技术主要包括设备运行状态识别与趋势预测两个方面内容，其具体过程分为三个阶段：状态检测、分析诊断、预警治理。

图2-1 系统运行三个阶段

所设计的智能配电监控系统能智能诊断、控制系统，它能对电气设备运行出现的各种故障，进行自动检测与控制、声光预警报警。电气设备出现异常运行状态时，能自动检测与控制电气设备的运行，并及时有效的采取预警报警措施，系统设计原理框图如图2-2所示。

图2-2 系统设计原理框图

系统设计工作原理是:当综合自动化系统运行时，安装在相应电气设备上的智能仪表便可以检测其相应的信号特征量，智能仪表将非电量的特征信号量转变成为标准电信号特征量，用于现场显示控制的同时并将该信号传递给控制主机。监控主机接收该信号，进行分析判断并采取相应的策略，例如对异常信号进行停机、预警、报警等控制策略。

3 系统硬件设计

智能配电监控系统整体架构采用模块化、分层分布式开放系统结构设计，分散控制、集中监视为原则，按间隔划分、单元化设计、分布式处理，实现设备分层和网络分层的解决方案，整个系统分为现场级控制层和站级控制层，如图3-1所示。

站级控制层位于集中控制室，一般由计算机、打印机、通讯设备及不间断电源等组成，计算机之间采用高速Ethernet(TCP/IP)网络构成计算机局域网。硬件采用高性能高可靠性的工业PC机，系统软件采用Microsoft Windows NT抢占式多任务多线程操作系统，实现遥测、遥信、遥控、遥调、报警显示、数据存储、统计报表和变电站优化运行控制等功能。集成化监控系统平台，具有强大的组态能力，适合于本工程的技术要求；站级控制层的监控主机和其他操作工作站均具有对现场级控制层各种智能化设备完全的访问和控制能力。外接声光报警装置以实现报警功能，外接打印机用以打印输出相关信息。

现场级控制层中的自动化设备要求运行十分稳定可靠，能免维护使用，同时又能满足工程的自动化设计要求。选用TPDCMS等系列智能测控仪表作为保护测控装置，通过现场总线与站级控制层的监控主机连接，与站级控制层一起构成一个有机协调的低压智能监控系统。TPDCMS系列仪表替代传统的电网参数检测仪表进行数据监测，主要包括三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、31次谐波、电度等多项电能参数，并在仪表内部自动对检测到的数据进行A/D转换，同时将转换后的电网参数通过监测器上配置的标准的数据通讯接口向现场总线和上位机传送。

整个系统的通信基于RS-485通信接口，采用Modbus通信协议进行数据传输。TPDCMS3032配置了标准的RS-485通信口，它即可集中组屏，亦可分散安装。RS-485为两线局域网，通讯速率可为300-19200波特率，TPDCMS3032仪表可以在线修改通讯地址和通讯速率，同时向用户提供开放式的通讯协议。

图3-1智能配电监控系统结构图

4 系统软件设计

系统软件设计主要包括工具软件设计和组态软件设计两大部分。工具软件完成网络系统中交换机、控制器和远程I／O模块的参数设定、系统配置、诊断、标定、测试等功能。组态软件完成各分站和总站的监测预警信息管理、动态图形显示、数据报表打印、历史数据存储和动态趋势分析等功能。

本系统将Visual Basic、Matlab及SQL数据库技术相结合，基于对话框模式编程，通过按钮操作实现采集、分析和遥控功能。通过Matlab对电气设备运行参数进行计算用以辨识系统故障类型。通过VB建立人机界面，将具体数据录入数据库。组态软件采用力控,能够显示监测过程的总体运行画面，有历史曲线、报警记录、参数设置、状态查看、操作帮助信息、设备运行统计等画面，系统监控界面如图4-1所示，要求画面简洁、友好，便于操作。

图4-1 智能配电系统监控界面

5 结语

本文介绍的智能配电监控系统提高了综合自动化系统的自动化水平，减少了工人误操作，并且能够快速的判断系统故障，处理十分方便。该系统采用了可视化技术和面向对象程序设计方法，提供了良好的人机交互界面。该系统整体架构采用模块化、分层分布式开放系统结构设计，实时监测整个自动化系统运行，提高了工作效率，为企业创造了效益。该系统明显提高综合自动化系统的一次电气设备的安全性、可靠性以及企业现代和科学管理水平，保证了企业的安全生产，社会效益和经济效益非常显著。

参考文献：

[1]王俊成.配电网小电流接地故障自动定位系统研究[D].济南:山东大学,2008

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[3]张培先，董泽，刘吉臻.智能故障诊断技术的发展及应用，山西电力，2001(3):57一62