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電力監(jiān)控系統(tǒng)在廠房電力管理的應用

 更新日期:2023-01-13 點擊量:449

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
摘要:隨著經(jīng)濟的發(fā)展,能源消耗速度正不斷加快,因此我國提出了綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,要求在發(fā)展建設中以節(jié)能為主,不斷減少資源能耗,而電能便是首要控制內容。如今我國為電能使用,對計量表進行了優(yōu)化創(chuàng)新,日常供電中分析用電數(shù)據(jù)的節(jié)能情況,從而結合實際調整當前制度,從而滿足節(jié)能管理的實際需求,基于此,本文將對電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力工程中的應用進行分析,并提出相應的對策。
關鍵詞:電力監(jiān)控系統(tǒng);電力工程;應用
0 引言
        電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠提升管控供電系統(tǒng)的水平,從而實施控制和監(jiān)測,它屬于典型應用工業(yè)以太網(wǎng)的代表。此系統(tǒng)在完成自調試運行開始,有著較快的通信效率、較強的可擴展性和兼容性,也是廠房電力管理中的工具,能夠發(fā)揮重要的作用。
1 電力監(jiān)控系統(tǒng)簡介
1.1闡述電力監(jiān)控系統(tǒng)
        在電力網(wǎng)絡中設備運行情況和電網(wǎng)運行狀態(tài)無關,電力網(wǎng)絡設備的工作指令便能夠控制其運行情況,此種運行被稱作被動配電網(wǎng)絡。設備運行情況若是不受設備工作指令控制,自我診斷后的配電網(wǎng)絡要結合電網(wǎng)能力和負荷發(fā)出設備運行指令,全面把控負荷運行的等級,此種運行被稱作主動配電網(wǎng)絡。由被動配電網(wǎng)絡轉化成主動配電網(wǎng)絡,要先合理劃分電力負荷,按照負荷重要性劃分多個等級,保證電力網(wǎng)絡有著自診斷能力,進而實現(xiàn)控制和調節(jié)工作。在被動配電網(wǎng)絡轉化成主動配電網(wǎng)絡時,如果設備處于正常的工作狀態(tài),則要保證合理分配系統(tǒng)工作,實現(xiàn)控制和調節(jié)負荷功能,充分應用變壓器過負荷能力。
1.2電力監(jiān)控系統(tǒng)組成
        在控制中心所安裝的設備是操作臺中的主控機、打印機、顯示器、備用電源和抗干擾電源。操作臺上包括遙控按鈕和開關電源開關、模擬盤電源等??刂浦鳈C可安裝在本樓的樓內值班室,總控制室通常是安裝在變電所中,傳感器信號一般是使用總線傳至此樓,控制主機和總控制主機,從而實現(xiàn)遙測遙控電量。采集和控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)設備,是為智能控制系統(tǒng)、電流變送器、電壓變送器將傳感器信號傳輸?shù)街悄芸刂平K端,使智能控制器的終端與智能通訊卡連接,雙向傳遞數(shù)據(jù)。智能控制系統(tǒng)要在配電內的接觸器實現(xiàn)預定程序中控制的電源各系統(tǒng),包含的智能控制終端大約為1024個,能夠增加系統(tǒng)的可擴展性。
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力工程中的應用現(xiàn)狀
2.1監(jiān)控系統(tǒng)老舊
       在當前電力系統(tǒng)中一部分變電站依舊使用老舊的電力監(jiān)控系統(tǒng),此類監(jiān)控系統(tǒng)不僅耗能較大,且可能存在監(jiān)控不足的情況,影響電力傳輸?shù)男阅芎唾|量。同時當前部分電力工程監(jiān)控系統(tǒng)應用條件不足,存在事前、事中、事后控制工作不到位現(xiàn)象,因此無法判別電力狀態(tài)、無法監(jiān)控系統(tǒng)運行,更無法發(fā)現(xiàn)故障問題,使得質量控制缺少可操作性,最終導致實際工程在建設后出現(xiàn)問題,為后期應用埋下了安全隱患。
2.2故障模塊錯誤
       故障模塊包括高壓牽引類、環(huán)境控制類等等,多個監(jiān)控點可由一套PLC來完成,監(jiān)控管理信息系統(tǒng)能夠對運行工作區(qū)域實時管理,在結構建設中需要選擇合適的線材,形成獨立而完整的工作系統(tǒng),但需要布設多傳感器監(jiān)控線路,以滿足系統(tǒng)的建設需求。但就目前情況來看,監(jiān)控的電力路線與實踐運行以及保護系統(tǒng)存在不相符的問題,現(xiàn)場所反饋數(shù)據(jù)存在差異問題,且在進行編碼、轉換和傳輸后數(shù)據(jù)可能異常,需要對此加大關注。
2.3缺少特征分析
        電力運行工作中,監(jiān)控系統(tǒng)可提供定期監(jiān)察和專項監(jiān)察兩種形式,形狀特征分析結合相關的用電設備對區(qū)域內的用電基本情況進行了解,經(jīng)過去噪、增強和邊緣檢測得到設備圖像的形狀。如特征分析存在問題,則全局方法無法提取描述形狀的特征量,以此獲得電力設備圖像的邊緣和區(qū)域,保證變量和相似性度量的形狀也無法取得良好的效果,而在圖像識別中如缺少對圖像的預處理,則無法根據(jù)圖像特征提取圖像的特征數(shù)據(jù),最終導致目標丟失。
3 電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力工程中的應用策略
        比如某市市民廣場項目用地0.08平方千米,包括某市規(guī)劃展覽館、休閑廣場、市政服務中心。此項目是市政務服務中心c座電力監(jiān)控系統(tǒng),按照配電系統(tǒng)管理標準,要電力監(jiān)測市政服務中心c座高壓配電室,從而保證安全、可靠用電。電力工程中要合理使用智能配電系統(tǒng)的通信功能、監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能、通訊轉換層功能。變配電系統(tǒng)開展分散數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理工作,使用通訊網(wǎng)絡把分散配電現(xiàn)場設備連接成有機整體。
3.1優(yōu)化電力監(jiān)控系統(tǒng)管理層和通訊轉換層
        隨著經(jīng)濟的發(fā)展,電力被廣泛使用,電力監(jiān)控系統(tǒng)應用在各工程項目中,在某市項目廣場中使用電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控變電所低壓配電回路用電,加強電能管理。把主車間變配電室用作監(jiān)控管理的中心,在東西兩側安裝的變配電室將其作為電力監(jiān)控的子工作中心,使主工作中心和子工作中心間使用TCP/IP協(xié)議連接。監(jiān)控系統(tǒng)要把PMSOFT作為電力專用監(jiān)控軟件,將WIN10計算機系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)載體,硬件設施包括ODBC、OPC。將總控制中心和子控制中心間實施數(shù)據(jù)工序、把樓控系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)間實施數(shù)據(jù)共享,通過TCP/IP光纖以太網(wǎng)構建通訊轉換體系,通訊路徑為:監(jiān)控設備在獲取數(shù)據(jù)后要上交到分析設備,分析設備獲得電力系統(tǒng)的運行參數(shù),應將其送傳到監(jiān)控中心,主控制中心的終端設備獲得對應參數(shù)和數(shù)據(jù)后,要選擇人機互動界面。
3.2強化電力監(jiān)控系統(tǒng)通信功能應用
        強化電力監(jiān)控系統(tǒng)通信功能應用要求,結合電力系統(tǒng)的組成結構作為總線拓撲的網(wǎng)絡,結合電力監(jiān)控系統(tǒng)通信基層網(wǎng)絡技術,連接以太網(wǎng)和串口設備,發(fā)揮監(jiān)控通信過程中的硬件設備功能要點,使以太網(wǎng)和串口設備間實現(xiàn)雙向傳送數(shù)據(jù),進而保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)應用標準協(xié)議,以協(xié)議方式開展通信工作。智能儀表接通電源后需要設置通信協(xié)議位置,現(xiàn)場儀表和通信管理機間通信協(xié)議需要進行優(yōu)化,可以將電力監(jiān)控系統(tǒng)中的電氣設備看做監(jiān)控小組,安裝完驅動程序后使用windows操作系統(tǒng)識別端口,并在串口設備和以太網(wǎng)間開展雙向傳遞,在當監(jiān)控系統(tǒng)運行時,此小組電器設備中的智能儀表將接口連接,防止出現(xiàn)錯誤信息。線路產(chǎn)生故障時電力監(jiān)控系統(tǒng)需要使用串口通信管理機,保證信息能夠被監(jiān)控系統(tǒng)識別和采集,此種通信方式能夠在總線處形成更多的數(shù)據(jù),通過規(guī)劃避免通信線的繁雜線路全部出現(xiàn)異常,局部出現(xiàn)損壞時仍然能夠保證其他的儀表正常工作。
3.3現(xiàn)場信號采集及測量設備設計
        高壓配電柜與直流屏以及主機數(shù)據(jù)采樣,在配電柜面板進行可視監(jiān)控儀表的安裝配備防反光屏幕,方便于工作人員進行日常的巡查,但需要注意的是電力儀表輸入輸出模塊和相關電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的記錄,無需進行電壓互感器安裝就能夠直接進行電壓值測量,可運用低壓智能電力儀表與通信接口電壓信號構成采樣信號回路,主要方式是運用其設備內部所帶有的集成通信設備,通過電力儀表輸入輸出模塊構成系統(tǒng),整個測量有效值較為真實且準確。同時該系統(tǒng)本身并不具備狀態(tài)信號數(shù)據(jù)的功能,高壓配電柜內置綜合通信協(xié)議,通信原理方面電力監(jiān)控系統(tǒng),所以需要安裝拓展模塊,要求直流屏與主機則主要需與其內置的專用通信卡進行連接,部分設備如果配置不同的通信接口,能夠直接進行高達600伏電壓的測量。
通信基層網(wǎng)絡是屬于當前運用較為成熟的現(xiàn)場總線技術,可以同時具備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集、遠程控制功能,還需要額外安裝轉換模式,通過標準協(xié)議在以太網(wǎng)與串口設備之間進行雙向數(shù)據(jù)傳輸,主要運用功能較為強大的系統(tǒng)軟件與硬件設備進行,在技術人員共同參與和陪同下運用串口通信管理機設備,有效實現(xiàn)串口設備和以太網(wǎng)界面之間數(shù)據(jù)的雙向傳輸驅動程序,利用通信線實現(xiàn)接口與以及菊花鏈式的方式予以鏈接。同時電力監(jiān)控系統(tǒng)在設計和調試階段,要求依據(jù)電力系統(tǒng)組成結構及時了解通信協(xié)議與接口類型,窗口服務器則來自管理層上位機指令確保其協(xié)調性。
       傳統(tǒng)的通信如發(fā)生故障,會造成部分儀表無法與通信管理機進行正確通信,而將系統(tǒng)主要回路電氣設備作為監(jiān)控組別,會使其能夠分屬于總線拓撲網(wǎng)絡結構,發(fā)揮串口設備與以太網(wǎng)連接功能,如上位機監(jiān)控軟件向串口服務器發(fā)送信息,向串口服務器返回系統(tǒng)所需信息數(shù)據(jù),監(jiān)控系統(tǒng)在實際運行過程中,可以安裝完成后會被Windows操作系統(tǒng)識別為realcom端口,并正確采集與顯示現(xiàn)場參數(shù)和狀態(tài),通訊管理機與現(xiàn)場儀表協(xié)議來予以通信,能夠實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的識別。同時此通信方式主要特點在于在總線形成大量數(shù)據(jù)信息時,含有某一現(xiàn)場窗口儀表通信地址的數(shù)據(jù)信息,通信特點要求被監(jiān)控對象所對應的現(xiàn)場監(jiān)控儀表依據(jù)系統(tǒng)指令,可以防止發(fā)生錯誤信息返回上位機的情況,而設備通信程序采用一致的通信協(xié)議方,智能儀表在通電運行后要求地址來做出響應,可以將協(xié)議設置為modbus通信協(xié)議,從而方便線路安裝與維護。
3.4完善電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能
       遠程視頻監(jiān)控與圖像識別技術的融合已經(jīng)成為變電站智能監(jiān)控的發(fā)展趨勢,在電力設備圖像識別過程中采用模板匹配算法可進行目標識別,要求不斷改進的FAsT-Match模板匹配算法,針對傳統(tǒng)模板匹配的缺點,融合了視頻監(jiān)控系統(tǒng)和圖像識別系統(tǒng),最終實現(xiàn)安全管理系統(tǒng)。同時在采集過程中,由于硬件設備和外部環(huán)境的影響,圖像往往含有一些隨機噪聲和失真,因此需要對圖像進行預處理,便于直觀地向用戶反映運行的情況;而紋理特征也是一個全局特征,其需要在包含多個像素的區(qū)域進行統(tǒng)計計算,模式匹配上具有很大的優(yōu)勢,幫助監(jiān)控值班人員對電壓、電流和功率等數(shù)據(jù)的直觀了解。
3.5預防警示以及監(jiān)測運行的隱患
        預防警示及檢測運行需要多個組成部門協(xié)調運作,電力生產(chǎn)系統(tǒng)包含的組成部分極多,如在電力監(jiān)控系統(tǒng)中應用人工智能技術,則在出現(xiàn)問題需要總結各類常規(guī)失誤操作,在設備發(fā)生故障時立即發(fā)出警報,準確判別電氣設備的運行位置,避免對電力生產(chǎn)系統(tǒng)的運行帶來影響。如系統(tǒng)中某區(qū)域出現(xiàn)了運行故障,警示系統(tǒng)可以根據(jù)當前故障情況調整分貝,高分貝的蜂鳴提升為較大故障問題,低分貝的蜂鳴則為警示效果,在警報發(fā)出的同時計算機系統(tǒng)此時也會顯示故障發(fā)生的位置并發(fā)出相關數(shù)據(jù),以此幫助工作人員了解當前電力生產(chǎn)的狀態(tài)和參數(shù)等信息,以此結合信息對故障進行及時處理。
4安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)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(chǎn)品、電能質量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)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(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、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術,集保護、監(jiān)測、控制、通信等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)、農網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實現(xiàn)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(wěn)定、經(jīng)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(yè),建筑,學校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。
4.3系統(tǒng)架構
       Acrel-2000Z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)絡結構、光纖星型網(wǎng)絡結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結構,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。
4.4系統(tǒng)功能
       4.4.1實時監(jiān)測:直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關故障、告警等信號。
 
        4.4.2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。
        4.4.3曲線查詢:可以直接查看各電參量曲線。
        4.4.4運行報表:查詢各回路或設備規(guī)定時間的運行參數(shù)。
        4.4.5實時告警:具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠對配電回路遙信變位,保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
        4.4.6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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
        4.4.7電能統(tǒng)計報表: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各配電節(jié)點的用電情況。
        4.4.8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。
        4.4.9網(wǎng)絡拓撲圖:支持實時監(jiān)視并診斷各設備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構。
        4.4.10電能質量監(jiān)測:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。
 
        4.4.11遙控功能:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。
        4.4.12故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)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。
        4.4.13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(wěn)態(tài)信息。
        4.4.14Web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。
        4.4.15APP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。
 
4.5系統(tǒng)硬件配置
5結語
       如今我國電力工程的發(fā)展速度正不斷加快,為了能夠契合時代發(fā)展需求,要結合地區(qū)用電需求選擇合適的管理方案,并在此基礎上優(yōu)化傳輸通信、軟件功能、數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)測等方面,及時對監(jiān)控中的相關數(shù)據(jù)進行了解,出現(xiàn)問題時能夠通過監(jiān)控檢測解決現(xiàn)存的系統(tǒng)問題。由此可見,電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用價值較高,后續(xù)可以結合當前我國用電情況不斷優(yōu)化完善,滿足當前時代對生產(chǎn)及發(fā)展的實際需求。
 
參考文獻
[1]趙珂,牟曉正,劉璟潔.電力系統(tǒng)規(guī)劃設計在電力工程設計中的應用探究[J].中華建設,2020(9):82-83.
[2]紀宏德,朱偉.淺談人工智能技術在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].江西電力職業(yè)技術學院學報,2020,33(2):12-13.
[3]張俊嶺.水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)信息化建設探討[J].新型工業(yè)化,2021,11(4):194-195.
[4]王志文,玉聰,韋杰.電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力生產(chǎn)中的應用[J].中國高新科技,2021(5):54,60.
[5]李修鵬.淺議電力系統(tǒng)規(guī)劃設計在電力工程設計中的應用[J].中國設備工程,2021(4):204-205.
[6]韓帥,遲秀華,王林松,等.臨時供電措施在電力系統(tǒng)改造工程中的應用[J].冶金動力,2020(7):9-13.
[7]董金.電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力工程中的應用.
[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版本