安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電力監控系統是工業以太網的典型應用，可以通過實時監測控制設備輔助電子廠房管控電力資源供應系統，具有通信速度快、可擴展性強、兼容性強等優良特點。文章以電子廠房的電力監控系統為核心，闡述了電子廠房的電力監控系 統設計項目，剖析了電子廠房的電力監控系統設計技術，并對電子廠房的電力監控系統設計過程進行了進一步分析。 

關鍵詞：電子廠房；電力監控系統；多線程采集

0引言

近幾年，電子廠房對電力資源供應系統的可靠性、安全性、連續性提出了更高的要求，電子廠房電力系統管理也邁 入了信息化、集中化階段。根據電子廠房的生產管理要求，在 廠房電力資源供應系統中設計、安裝電力監控系統，已成為 解決電力企業在電力系統平穩應用方面的基本需求問題、擺脫窘迫境遇的必然舉措。

1電力監控系統在電子廠房中的應用設計

電子廠房電力監控系統項目主體為一個變電所,負責對變電所內0.4kV、10. OkV配電系統中的電力能源進行管控。 即在廠房監控系統的輔助下，完成變電所運行管理以及對廠 房物業、配電維護作業。電力能源配置模塊主要能源耗費回 路測量任務的完成主要通過對照工礦企業、電力系統、公共 設施、智能設備的電力能源監控需求,進行以ACR系列多功 能電能表為基本單元的網絡電力儀表的設計，需要具備有 功功率、三相電壓、頻率、無功功率、電流、無功電度、功率因 數、有功電度等常規電路參數測量功能。同時經具有兩路光電 隔離開關量的輸入節點，配合智能斷路器，實現斷路器的遙信操控。

2電子廠房的電力監控系統設計用技術 

2.1多線程采集技術

多線程數據采集技術主要是面向大量用戶，利用多線程機制進行數據實時釆集，可提高系統資源利用率、執行效率, 彌補簡單輪詢法的應用缺陷。電子廠房電力監控系統的數據 釆集層主要涉及了電力數據采集主線程、線程、數據釆 集線程三個線程。其中電力數據釆集主線程主要是通過數據庫讀取電力黑匣子IP地址（Internet Protocol Address,網際協議地址）、序列號、端口等配置信息后存入內存,同時創建數據釆集、線程，并將遠程開關控制、配置文件讀寫等 定義在主線程內；線程主要是根據電網IP地址資源緊缺導致的數據節點網絡地址不穩現狀，以上位機、黑匣子間 數據傳輸協議為主導，以黑匣子重啟時刻為本級序列號發送依據，直至接收到上位機確認信息為止；數據釆集線程主要是遠程向電力黑匣子請求實時數據。即在定義數據釆集 子線程力度的前提下，經多線程管理器，將配置信息列表劃分為長度與釆集力度一致的若干個子列表。逐次類推，直至完成對全部數據的一次性釆集。

2.2狀態診斷技術

電力狀態診斷技術主要是以輸電線路、變壓器等電力元器件故障實時診斷為目標，將電力系統的狀態劃分為檢查、 正常、緊急、注意幾個等級，允許相應權限等級內管理者對整體狀態進行監測并査看系統具體細節。同時依據系統指數化描述的思想,通過品質指數（功率因數、頻率、電壓波形畸變 率等）、安全指數（過電流、變壓器溫度、漏泄電流、過電壓、高 壓線路溫度等）、綜合指數（能源、安全、品質加權計算）、能源 指數（平均功率因數、使用電力量、無效電力損失、變壓器損 失等）的分析，判定每一項電力指數是否位于正常區間內。

3電子廠房的電力監控系統設計過程

3.1電力監控系統總體結構

在電子廠房電力監控系統結構設計時,主要釆用分層模塊化思想，設計含系統應用層（權限管理、電子地圖、報警現況、客戶管理、環境設置、分析預測、日常運轉）、用戶接入層（平臺服務、客戶服務）、物理層（電力黑匣子）、數據釆集層 （通信連接*消息訪問-數據釆集）的軟件體系結構同時根據業務對象之間的關聯程度,遵循*'高內聚合、低度耦合" 的理念，將電力監控系統劃分為若干個耦合度低、結構清晰 的子模塊，降低后期維護管理難度。比如，數據釆集層可以通 過通信連接模塊與電力黑匣子進行通信連接的構建,而消息訪問封裝則可以與電力黑匣子之間進行信息交互。

圖1電子廠房電力監控系統結構

3.2電力監控系統主要功能

電子廠房電力監控系統功能主要包括電量遙測、參數抄表、歷史查詢、遙信報警幾個部分其中電量遙測主要根據低壓配電二次圖,遠端測量電流、頻率、電能、功率、三相電 壓、功率因數等電參量，同時根據配出回路的三相電流，實時 顯示開關合閘運行狀態、分閘運行狀態、通信故障報警以及 斷路器變位報警信號，以便廠房管理者可以第一時間發現并解決故障。參數抄表主要是以低壓各出線回路電參數為對象，在其進線時，進行任何時刻的三相電流、變壓器溫度、有功電度、有功功率數值査詢。同時將回路名稱與數據庫關聯,便于數據導出、名稱更改及報表打印。歷史查詢主要是選擇任意時間段,對電度累計數值進行 査詢。遙信報警主要是在監控低壓各出線回路開關運行狀態、 負載進線監控的過程中，以負載越限、開關變位為指標，弾出 含具體報警位置、聲音的報警界面。對于負載越限而言，廠房管理者可以根據現有權限,査詢歷史記錄，進行相關數值的自由設置。具體如表1所示。

3. 3電力監控系統業務數據庫

考慮到電子廠房電力監控系統后期維護開發需要，可以在構件化設計思想的指導下，單獨開發具有較高相關性的軟件構件，并在各構件間設置接口，便于同步調用図。電子廠房電力監控系統主要包括客戶信息管理（定義客戶、信息査詢、客戶維護）、報警管理（報警、歷史査詢）、診斷管理（自我診 斷、電力狀態診斷）、日常運轉（實時監控、系統圖）、黑匣子通 信管理（配置數據讀寫、采集、交互）、設備管理（虛擬儀表定 義、查詢）、數據處理（報警計算、數據解析、電力狀態解析）、通訊連接（上位機、下位機無線通信）、標準信息管理（參數標 準、指數標準定義及管理）、管理員維護、文件服務（配置文件 解析、功能更新）等幾個業務構件。各業務構件之間存在一定 業務關聯，但關聯程度具有較大差異。其中數據處理模塊與其他業務構件具有最多關聯關系，是核心構件，可以保障系統應用展示層中電力數據的基本來源一定。

根據電子廠房電力監控系統現有業務構件間依賴關系，可以初步確定系統的基本數據表，經過編碼后，可以形成完 整的數據庫。比如黑匣子數據表、客戶數據表等代表電力系 統中物理設備的數據表，可以展示電力設備間交互干系，存 儲相關配置信息、電力設備基本信息；而系統圖、實時數據表 則用于存儲系統中經過計算、分析、處理的電力信息,為報表 預測提供依據。

4安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案

4.1概述

針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產品、電能質量在線監測裝置、配電室環境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監控系統，實現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網、農網變電站和用戶變電站，可實現對變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2應用場所

適用于軌道交通，工業，建筑，學校，商業綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統工程設計、施工和運行維護。

4.3系統架構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網絡通信層和現場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環網網絡結構，根據用戶用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網方式。

5.系統功能

5.1 實時監測：直觀顯示配電網的運行狀態，實時監測各回路電參數信息，動態監視各配電回路有關故障、告警等信號。

5.2 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。

5.3 曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

 5.4 運行報表：查詢各回路或設備zhiding時間的運行參數。

5.5 實時告警：具有實時告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警。

 5.6 歷史事件查詢：對事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

 5.7 電能統計報表：系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況。

 5.8 用戶權限管理：設置了用戶權限管理功能，可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限。

 5.9 網絡拓撲圖：支持實時監視并診斷各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構。

 5.10 電能質量監測：可以對整個配電系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。

  5.12 故障錄波：可在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

5.13 事故追憶：可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩態信息。

 5.14 Web訪問：展示頁面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點位數量等概況信息，設備通信狀態，用電分析和事件記錄。

5.15 APP訪問：設備數據頁面顯示各設備的電參量數據以及曲線。

6.系統硬件配置

7總結

電力監控系統是電子廠房電力資源管理的主要工具之 一,可以依靠現場監控儀器實時面向電力回路收集數據,為 電子廠房的連續平穩、可靠運行提供支持。因此，技術人員應 依據電子廠房平面分布，從低壓配電線路、高壓配電線路、 UPS系統等方面,進行監控模塊的規劃及構件關聯方式的選 擇。隨后依據配電屏組成，結合現場監控要求，確定最終通信 方案，為電力系統信息的集中管理提供支持。

參考文獻

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