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浅谈智能电力监控系统的研究与运用

点击次数:343更新时间:2023-09-11

摘要:随着经济的高速发展,科技的不断进步,社会各领域对电力系统的可靠性提出了更高的需求。近年来,在信息技术的大力推动下,电力监控系统的研发与应用活跃。当前,在日益规模化的生产经营条件下,社会对电力的需求越来越大,其可靠性也受到了广泛的关注,电力监督系统的应用及运行成为电力行业发展的重要课题。

关键词:电力监控系统;研究;应用

  1. 电力监控系统

电力监控系统是一种通过计算机以及别的通讯器件,对电力数据、电力系统运行状况以及电力系统工作状态,进行实时监测的一种新兴的电力控制检测体系。电力系统有很多的功能,例如它可以对电力数据进行收集、整理和存储。在许多的设计当中运用电力监控系统不但可以起到显著提升系统的工作效率的作用,而且可以起到实时监控系统工作状态,提高工程经济效益的作用。

电力监控检测技术是一项新兴的、现代化的高新技术,它不但有着高级的技术理念的支持,还有着与实际结合的工作优势,在稳定的状态下能够实现对电力系统运行状态、电力系统可靠程度以及电力系统的基本状况的实时监控。作为新时代发展下的带头技术,合理地将电力监控系统应用到各个行业当中,可以明显提升工作效率,避免浪费现象的发生。明确电力监控系统的基本功能,了解电力系统的使用要点可以促进人们意识到电力监控的意义和地位,从而促进电力监控系统的进一步发展和完善。

  1. 电力监控系统的基本功能

第一,数据收集功能。大部分的电力系统都是采用数据查询的方式来对数据行进收集,使用这种数据收集方式,可以有效降低电力处理的时间,提高电力处理的工作效率。数据收集包括模拟量的收集、开关量的收集以及电能的计算三个部分。

其中,模拟量的收集指的是在电力监控系统当中,需要对每个区段的电压电流、电阻以及电阻率等的大小进行收集和记录。模拟量收集数据使用的直流采样以及交流采样的采样方式。直流采样的操作比较简单,并且抗干扰的能力也比较强,但直流采样的实时性不大好,容易存在误差,除此之外,直流采样的稳定性也需要进一步改善。因为电力监控系统的操作程序比较繁杂,其内部包含的结构很多,电力监控系统要及时、准确的对电力系统中的开关开闭状况、刀闸开关状态以及系统的报警数据等进行记录。及时、有效地掌握开关的闭合状况,不但有利于工作人员对电路的状况进行正确的判定,保证电力系统的可靠性,而且对人们的生命财产可靠起到了一定的保护作用。通过对电能进行计算可以得到整个电路的工作效率。以往的电能计算方式十分单一,电能表不能和相关的通讯设备相连接,致使电能浪费。而新的电能计算方法就这一点做了改动,将以往的电能计算方法变为了两种,虽然这两种计算方式在处理数据方法上是不同的,但他们的设计原理是相同的,并且都在一定程度上提升了电能计算的工作效率,保证了电能计算的准确性。

第二,顺序记录功能。电力系统的顺序记录功能不但可以记录、监控整个电路的工作顺序,而且还能够对整个电路线路起到一定的保护。但是顺利实行电力监控系统的这一功能是需要一定的环境要求的,它需要在确保计算机或者是其他的通讯设备内存量足够大的情况下才可以有效运行。因为只有内存足够大的时候,才能够顺利记录事件的数量和时间,从而确保电力监控系统的有效性和可靠性,便于工作人员对以前的信息进行查询。

第三,故障记录功能。电力监控系统的故障记录功能可以清晰记录整个电力系统中的故障,便于在后续的处理工作中,工作人员的故障检测和维修排查。实验表明,在整个电力系统中容易发生故障的区域就是电路开关、闸刀等区域。通过电力监控系统,电路的运行效率得到了有效地保障。

  1. 电力监控系统的应用

3.1系统拓扑结构方面

首先,现场层的主要目的是收集和处理各个运行系统中的各类参数,与此同时,还要把收集、检测到的数据信息传送到相应的监控系统当中。相关的工作人员要根据实际的工程要求,选择合适的电力设备。要保证各个设备在不依赖中心控制计算机的状态下,可以独立完成各自的工作,发挥各自的功能。因此,可以使用现场总线把各个电力现场所收集到的数据及时、有效地输送到中间层,以此协助数据处理工作的完成。在此过程中,还要使用电力监控系统来完成一些相应的操作。

其次,是主控层。通常来说,电力监控系统的主控层一般是在中控室以及值班室,除此之外还需要有计算机及打印机等高性能设备的辅助。因此,在中心处理计算机上装上相关的电力监控系统,与此同时还要依照所安装的软件实行界面管理等一系列管理功能,以此实现电力监控系统的监测和管理功能。

3.2网络方案设计方面

由于电力监控系统通常都是以电力现场的总线技术为依仗的,进而对整个电力网络进行管理和控制。在现实运行的过程中,可以把它直接放到总线当中,再通过相关的高性能设备形成完整的网络系统。这样一来,既可以方便、简单、低耗能地组成电力网络,而且还可以高效解决电力现场数据收集的问题。从而可以及时、有效地将中央计算机的命令传送到各个电力现场,很大限度地保障了电力监控系统的有效运行。

第一,对那些较为分散的大型电力系统而言,因为电力监控系统的现场智能检测的设备有很多,所以其分散的范围也比较广。所以在进行相关设计的时候,首先要把现场总线都接到电力监控系统的现场监测设备当中,然后再把电力监控系统的每条总线按照次序接到网关当中,完成设计。

第二,对于那些相对比较集中的小型电力系统来说,它的配制方法和那些分散式的大型系统是不一样的。因为集中型的小型系统的现场智能监测设备的数量比较少,而且分布都很集中,所以就可以把所有的智能监测设备连接在一条总线上,然后通过专门的转换器和电力监控主机连接起来,进行相应的数据交换。

第三,对于那些有很多个子变电站的大型的电力系统来说,由于电力监控系统的复杂程度较高,因此,在进行相关设计的时候,一定要重视对电力监控系统稳定性的提升。所以,可以给所有的子变电站都配备上一个主监控计算机,从而确保电力系统中任一信号数据的完整性和有效性。与此同时,主监控计算机不但要对电力现场的智能监测设备进行相关的管理和维护,而且还要对相应站内的信号数据信息进行运算和处理,这个时候只需要把一些重要的信息传送给中心计算机,中心计算机则会相应地处理子变电站所反馈的信息,并根据实际情况对这些反馈信息进行相应的授权操作,这样一来会很大提升电力监控系统的工作效率,保证电力监控系统运行的有效性和可靠性,进而提升设计方案的质量。

电力监控系统是整个电力控制系统中特别重要的一个部分,通过电力监控系统可以实现对电力数据的记录、分析和整理,在一定程度上提升工作效率,节省工作时间,降低耗能。由此看来,研究、运用好电力监控系统,把它合理地运用到各个行业当中,对我国电力行业的发展有着十分重要的意义。

  1. 安科瑞电力监控系统产品介绍与选型

4.1概述

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求,针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术,集保护、监测、控制、通信等多功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统,适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站,可实现对变电站方位的控制和管理,满足变电站无人或少人值守的需求,为变电站稳定、经济运行提供了坚实的保障。

4.2应用场所

办公建筑(商务办公、国家机关办公建筑等)

商业建筑(商场、金融机构建筑等)

交通运输建筑(机场、车站、码头建筑等)

厂矿企业建筑(石油、化工、水泥、煤炭、钢铁等)

新能源建筑(光伏发电、风能发电等)

4.3系统结构

Acrel-2000Z电力监控系统釆用分层分布式设计,可分为三层:站控管理层、网络通信层和现场设备层,组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构,根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

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4.4设备选型

应用场合

型号

保护功能

35kV/10kV/6KV进线柜电能质里在线监测

APView500

电网频率,电压、电流有效值有功功率、无功功率、视在功率及功率因数,电压偏差,频率偏差,三相电压不平衡度、三相电流不平衡度;三相电压、电流各序分量;基波电压、电流,功率、功率因数、相位等,谐波(2~50次)。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波电压、电流含有率、有效值、功率等,谐波群,间谐波电压波动、闪变。可输入57.7V/100V或220V/380V。

35kV/10kV/6KV微机保护装置

AM6-*
AM5SE-*

适用于6-35kv配电线路、主变、配电变压器、电动机、电容器、PT监测/PT并列、母联/备自投等中高压柜微机保护

35kV/10kV/6kV弧光保护

ARB5-M

主控单元,可接20路弧光信号或4个扩展单元,配置弧光保护(8组)、失灵保护(4组)、TA断线监测(4组)、11个跳闸出口

ARB5-E

扩展单元,多可以插接6块扩展插件,每个扩展插件可以采集5路弧光信号

ARB5-S

弧光探头,可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室,也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°,半径0.5m的扇形区域

35kV/100kV/6KV高压柜智能操控节点测温

ASD500

一次回路模拟图彩屏显示及开关状态指示,高压带电显示及核相,标配一路温湿度控制,加热回路故障告警,分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示、电气节点无线测温,人体感应自动照明,语音提示,电参数测量,4-20mA变送输出,RS485通讯接口、以太网通讯接口、USB接口,IRIG-B对时

35KV/10kV/6kv间隔电参量测量

APM830

三相(I、U、kW、kvar、kwh、kvarh、Hz、cosΦ),零序电流In,四象限电能,实时及需量,本月和上月值,电流、电压不平衡度,66种报警类型及外部事件(SOE)各16条事件记录,支持SD卡扩展记录,2-63次谐波,2D1+2D0,RS485/Modbus,LCD显示

35KV/10kV/6KV高压柜除疑露温湿度控制器

WHD面板式

支持测量并显示2路温度,2路湿度。

WHD20R

支持测量并显示2路温度,2路湿度。

变压器绕组温度检测

ARTM-8

8路温度巡检,预埋PT100,RS485接口,2路继电器输出

0.4KV低压进出线柜接头测温

ARTM-Pn-E

无线则温采集可接入60个无线测温传感器;U、I、P、Q等全电参量测量;2路告警输出;1路RS485通讯

ATE400

合金片固定,CT感应取电,启动电流大于5A,无线传输距离空旷150米

0.4kV低压出线柜多功能电力仪表

AEM72

三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cos),四象限电能,2~31次谐波测量,最大需量,RS485/Modbus,LCD显示

RS485/Modbus,LCD显示

AEM96

三相电参量U、I、P、Q、S、PF、下测里,总正反向有功电能统计,正反向无功电能统计;2-31次分次谐波及总谐皮含里分析、低压出线分相谐波及总基波电参量(电压、电流、功率);电流规格3x1.5(6)有功电能精度0.5S级,无功电能精度2级

04KV低压柜内环境温湿度

AHE100

无线温湿度传感器,发射频率:5min,传输距离:200m,电池寿命≥:3年(可更换)

ATC600

两种工作模式:终端、中继。ATC600-Z做中继透传ATC600-Z到ATC600-C的传输距离空旷1000m;ATC600-C可接收AHE传输的数据,1路485,2路报警出口。

网关

Anet-2E8S1

8个RS485串口2kV隔离,2个以太网接口,支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188DL/T645等通讯协议设备的接入,支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-0870-5-104等上传协议支持多中心不同数据服务要求,支持断点续传,装置电源:220V AC/DC。

电力监控系统

Acrel-2000/Z

数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、权限管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表。

  1. 结束语

电力监控系统的合理应用与科学运行是保证电力工作稳定运行的重要环节,在具体的操作运行中,要引起相关部门及人员的关注。电力监控系统的应用可以完成变电站在无人值守的情况下实现地其内部运行状况的实时监控,在很大程度上节省了物力、人力资源,在电力系统中有着重要的技术及监控作用。可以预见,在未来的电力监控系统应用与研发上,将更注重其自动化与智能化,就目前的发展前景来看,电力监控系统的革变仍有很大的可行空间。

参考文献

  1. 徐文娟 刘仓联.电力监控系统的研究与应用[J]

  2. 刘华龙.电力监控系统的应用分析及事故处理[J].科技风,2013,23:88.

  3. 安科瑞电力监控与保护类产品选型手册,2022.07.

  4. 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2022.05.


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