安科瑞 劉邁

 摘要：近年來物聯(lián)網(wǎng)技術得到了快速的發(fā)展,，在電力行業(yè)中也可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術以提高電力生產(chǎn)的效率和電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。為此本文分析了物聯(lián)網(wǎng)技術與電力監(jiān)控系統(tǒng)之間的關聯(lián)和適用性,，之后對物聯(lián)網(wǎng)技術在構(gòu)建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)應用進行了闡述,，對于提高物聯(lián)網(wǎng)技術在電力行業(yè)中的應用范圍具有一定的價值。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術,；智能,；電力；監(jiān)控系統(tǒng)

　　引言

　　物聯(lián)網(wǎng)應用在電力監(jiān)控系統(tǒng)中,，可以實現(xiàn)直接或間接的數(shù)據(jù)采集,，將采集到的電氣設備運行數(shù)據(jù)進行上傳，構(gòu)建智能化電力監(jiān)控平臺,、性能分析與維護,，并可實現(xiàn)對電氣設備的預測性維護，提前發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)設備在運行過程中存在的安全隱患,。此外,，物聯(lián)網(wǎng)技術還可以工業(yè)視覺功能，應用在電力監(jiān)控系統(tǒng)中,，可以實現(xiàn)對電力圖像信息的采集與傳輸,。

　　一、物聯(lián)網(wǎng)技術概述

　　物聯(lián)網(wǎng)技術具有較強的計算與智能分析能力,，利用大數(shù)據(jù),、人工智能、高性能內(nèi)存分析,、從邊緣技術到平臺技術,，分級計算滿足不同層次的需要，所采用的算法也較為靈活,。物聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)分布式時序數(shù)據(jù)存儲,，不需要頻繁離線歸檔，具有高壓縮比,、高吞吐,、高穩(wěn)定性、高可靠性等特點,，還具有強勁的數(shù)據(jù)接入與處理能夠,，故符合電力監(jiān)控系統(tǒng)的需求。

　　二,、智能電力監(jiān)控系統(tǒng)

　　電氣設備在運行的過程中,，需要借助電力監(jiān)控系統(tǒng)才能掌握電氣設備的實時運行狀況，同時采用監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)可提高變電站的自動化水平和智能化水平,。實現(xiàn)電力監(jiān)控的功能,，需要采用相應的保護測控裝置。綜合保護測控裝置在變電站中是屬于二次電氣設備,，能夠保護電網(wǎng)中的線路,、變壓器等設備，一般綜合保護測控裝置都是成套設備,，位于主控室內(nèi)的各個屏柜中,。在變電站中，采用了大量的光纖作為設備之間的連接通道,，而降低了電纜在升壓站中的使用量,，這樣從變電站的建設成本方面具有較高的經(jīng)濟性,。

　　在變電站的監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)中，所采用的網(wǎng)絡通信協(xié)議一般為61850協(xié)議,。在變電站中的繼電保護裝置建模的過程中采用這種協(xié)議,，可以使得保護裝置中的各類信號進行合理的傳遞和共享，提高了保護動作的效率和可靠性,，降低了保護誤動的概率,。連續(xù)信號一般是有合并單元進行采集，主要包括的模擬量包括電流,、油溫,、功率等數(shù)據(jù)[2]，并通過通信管理機進行上送到主站,。離散信號主要是0和1信號,，通過變電站中的智能終端動作與一次設備，實現(xiàn)對一次設備的遠程遙控,。

　　三,、物聯(lián)網(wǎng)技術在構(gòu)建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)應用

　　物聯(lián)網(wǎng)技術在構(gòu)建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)中能夠應用的方面較多，以與用戶具有廣泛而緊密聯(lián)系的配電網(wǎng)為例,，其中用戶端智能配電系統(tǒng)是適用于各行業(yè)用戶端供配電監(jiān)控和運行管理的產(chǎn)品,，通過對用戶配電網(wǎng)絡和電氣設備提供不間斷保護和監(jiān)控功能，可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性和供配電系統(tǒng)的自動化水平,，并可構(gòu)建可靠,、安全、高能的供配電系統(tǒng),。

　　用戶端智能配電系統(tǒng)可以建立供電網(wǎng)絡仿真模型,，模擬配電網(wǎng)絡運行，監(jiān)測故障,，實現(xiàn)無人值班模式,。系統(tǒng)在配電發(fā)生故障時，能在很短的時間內(nèi)切除故障,，保護一次設備,，縮小停電范圍。對于發(fā)生故障的部分,，能協(xié)助運行人員分析故障原因,，快速查找和排除故障，盡量縮短停電時間,。對于有備用電源或者備用設備的場合,，發(fā)生故障時還能在很短的時間內(nèi)有選擇性的自動使用備用電源或者設備，提高系統(tǒng)供電可靠性,。此外,，系統(tǒng)還提供大量的圖形和報表等分析統(tǒng)計工具,，幫助管理者提高運行效率。而要實現(xiàn)該功能,，需要采用物聯(lián)網(wǎng)技術進行組網(wǎng),。以光纖星型以太網(wǎng)為例，光纖星型以太網(wǎng)適用于面積大,、分散的供配電系統(tǒng)，比如大型廠區(qū),、商業(yè)廣場的智能配電系統(tǒng),，包含一個總降變電站或開閉所以及多個10kV的變電所。為了提高系統(tǒng)可靠性,，站級控制層以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線都可以采用雙網(wǎng)冗余設計,。同時，也可以組成光纖環(huán)網(wǎng),。和光纖星型以太網(wǎng)一樣,光纖環(huán)網(wǎng)也適用于大面積的分散的配電網(wǎng)絡,，尤其適用于高速公路、地鐵,、隧道監(jiān)控這樣的直線型分布的智能配電系統(tǒng),。此外，以變電中的保護功能為例,，對于變電站中的綜合保護測控裝置,，一般是采用成套保護測控裝置，模塊化安裝和運行,，可以提高繼電保護動作的成功率,。在保護測控中，所采用的協(xié)議為61850,，在該協(xié)議中對于繼電保護模塊,，將智能電子裝置分為邏輯節(jié)點、邏輯設備,、服務器等層次,，通過對繼電保護裝置中的各個功能模塊進行模擬，構(gòu)建基于IEC61850協(xié)議的數(shù)字化變電站中的繼電保護裝置模型,，實現(xiàn)保護數(shù)據(jù)的通信和共享,，提高繼電保護動作的靈敏性。若采用物聯(lián)網(wǎng)技術通過邊緣設備采集實時數(shù)據(jù),，通過數(shù)據(jù)分析建立保護動作特征,，實現(xiàn)對電氣設備的數(shù)據(jù)采集、保護動作參數(shù)的優(yōu)化和安全預警等功能,，可以明顯提高電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和保護動作的可靠性,。

　　4 安科瑞產(chǎn)品介紹

　　4.1概述

　　Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求,，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術,、計算機技術和信息傳輸技術,，集保護、監(jiān)測,、控制,、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化,、單元化,、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng),、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,，可實現(xiàn)對變電站多方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求,，為變電站安全,、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障,。

　　4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計,，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層,，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),，根據(jù)用戶用電規(guī)模,、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

圖1電力監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方式

　　4.2.1 實時監(jiān)測

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好,，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),，實時監(jiān)測各回路電壓、電流,、功率,、功率因數(shù)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,、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障,、告警等信號,。其中，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號,，手車工作,、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號,、彈簧儲能狀態(tài)信號,、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號,、高溫報警信號,，保護跳閘信號和事故預告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關狀態(tài),、三相電流,、三相電壓、總有功功率,、總無功功率、總功率因數(shù),、頻率和正向有功電能累計值,；400V低壓出線回路主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警,、三相（單相）電流,、三相功率。

4.2.2 詳細電參量查詢

　　在配電一次圖中,，可以直接查看該回路詳細電參量,，包括三相電流、三相電壓,、三相總有功功率,、總無功功率、總功率因數(shù),、正向有功電能,，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。

　　4.2.3運行報表

　　查詢各回路或設備時間的運行參數(shù),，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流,、三相電壓、總功率因數(shù),、總有功功率,、總無功功率、正向有功電能等,。

4.2.4 實時告警

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能,，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關、接地刀分,、合動作等遙信變位,，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警,。系統(tǒng)還具有實時語音報警功能,，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語音告警。

4.2.5 歷史事件查詢

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,，保護動作,、事故跳閘，以及電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計、事故分析,。

4.2.6 電能統(tǒng)計報表

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性,。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表,。

　　4.2.7 用戶權(quán)限管理

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能,。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作,，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名,、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行,、維護,、管理提供可靠的安全保障。

　　4.2.8 電能質(zhì)量監(jiān)測

　　安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測,。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量,，及時采取相應的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生,。

　　4.2.9 Web訪問

　　展示頁面顯示變電站數(shù)量,、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息,，設備通信狀態(tài),，用電分析和事件記錄,。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù),、有功功率,、無功功率、用電量,、事件記錄等概況信息,，可通過實時監(jiān)控、變壓器,、通信,、視頻切換到需要查看的界面。

　　實時數(shù)據(jù)曲線可監(jiān)測各個回路的線纜溫度,、電壓,、電流、功率曲線信息,。實時變壓器曲線可監(jiān)測變壓器的狀態(tài),，某天的電壓、電流,、功率,、用電量等曲線信息。接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化,，包括遙測、遙信等信息(遙信信號需要斷路供輔助觸點支持),，刷新的時間<=5s,。能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率,、電能趨勢曲線,，電能環(huán)比， 用電排名,。運維管理-通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設備的通信狀態(tài),。

　　4.2.10 APP訪問

　　設備數(shù)據(jù)頁面顯示各設備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

　　4.3 相關產(chǎn)品

　　五,、結(jié)論

　　物聯(lián)網(wǎng)技術在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用較為廣泛,，其中通過將電氣設備與物聯(lián)網(wǎng)設備進行連接，借助實時流處理架構(gòu)和大數(shù)據(jù)技術,，可實現(xiàn)電氣設備缺陷的自動檢測,，提高電氣設備運行的可靠性和電力生產(chǎn)的效率。

　　參考文獻：

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