电力监控系统在厂房电力管理的应用

摘要：随着经济的发展，能源消耗速度正不断加快，因此我国提出了绿色可持续发展战略，要求在发展建设中以节能为主，不断减少资源能耗，而电能便是首要控制内容。如今我国为电能使用，对计量表进行了优化创新，日常供电中分析用电数据的节能情况，从而结合实际调整当前制度，从而满足节能管理的实际需求，基于此，本文将对电力监控系统在电力工程中的应用进行分析，并提出相应的对策。

关键词：电力监控系统；电力工程；安科瑞安跃强

0 引言

        电力监控系统能够提升管控供电系统的水平，从而实施控制和监测，它属于典型应用工业以太网的代表。此系统在完成自调试运行开始，有着较快的通信效率、较强的可扩展性和兼容性，也是厂房电力管理中的工具，能够发挥重要的作用。

1 电力监控系统简介

1.1阐述电力监控系统

        在电力网络中设备运行情况和电网运行状态无关，电力网络设备的工作指令便能够控制其运行情况，此种运行被称作被动配电网络。设备运行情况若是不受设备工作指令控制，自我诊断后的配电网络要结合电网能力和负荷发出设备运行指令，全面把控负荷运行的等级，此种运行被称作主动配电网络。由被动配电网络转化成主动配电网络，要先合理划分电力负荷，按照负荷重要性划分多个等级，保证电力网络有着自诊断能力，进而实现控制和调节工作。在被动配电网络转化成主动配电网络时，如果设备处于正常的工作状态，则要保证合理分配系统工作，实现控制和调节负荷功能，充分应用变压器过负荷能力。

1.2电力监控系统组成

        在控制中心所安装的设备是操作台中的主控机、打印机、显示器、备用电源和抗干扰电源。操作台上包括遥控按钮和开关电源开关、模拟盘电源等。控制主机可安装在本楼的楼内值班室，总控制室通常是安装在变电所中，传感器信号一般是使用总线传至此楼，控制主机和总控制主机，从而实现遥测遥控电量。采集和控制现场数据设备，是为智能控制系统、电流变送器、电压变送器将传感器信号传输到智能控制终端，使智能控制器的终端与智能通讯卡连接，双向传递数据。智能控制系统要在配电内的接触器实现预定程序中控制的电源各系统，包含的智能控制终端大约为1024个，能够增加系统的可扩展性。

2 电力监控系统在电力工程中的应用现状

2.1监控系统老旧

       在当前电力系统中一部分变电站依旧使用老旧的电力监控系统，此类监控系统不仅耗能较大，且可能存在监控不足的情况，影响电力传输的性能和质量。同时当前部分电力工程监控系统应用条件不足，存在事前、事中、事后控制工作不到位现象，因此无法判别电力状态、无法监控系统运行，更无法发现故障问题，使得质量控制缺少可操作性，最终导致实际工程在建设后出现问题，为后期应用埋下了安全隐患。

2.2故障模块错误

       故障模块包括高压牵引类、环境控制类等等，多个监控点可由一套PLC来完成，监控管理信息系统能够对运行工作区域实时管理，在结构建设中需要选择合适的线材，形成独立而完整的工作系统，但需要布设多传感器监控线路，以满足系统的建设需求。但就目前情况来看，监控的电力路线与实践运行以及保护系统存在不相符的问题，现场所反馈数据存在差异问题，且在进行编码、转换和传输后数据可能异常，需要对此加大关注。

2.3缺少特征分析

        电力运行工作中，监控系统可提供定期监察和专项监察两种形式，形状特征分析结合相关的用电设备对区域内的用电基本情况进行了解，经过去噪、增强和边缘检测得到设备图像的形状。如特征分析存在问题，则全局方法无法提取描述形状的特征量，以此获得电力设备图像的边缘和区域，保证变量和相似性度量的形状也无法取得良好的效果，而在图像识别中如缺少对图像的预处理，则无法根据图像特征提取图像的特征数据，最终导致目标丢失。

3 电力监控系统在电力工程中的应用策略

        比如某市市民广场项目用地0.08平方千米，包括某市规划展览馆、休闲广场、市政服务中心。此项目是市政务服务中心c座电力监控系统，按照配电系统管理标准，要电力监测市政服务中心c座高压配电室，从而保证安全、可靠用电。电力工程中要合理使用智能配电系统的通信功能、监控系统软件功能、通讯转换层功能。变配电系统开展分散数据采集和监控管理工作，使用通讯网络把分散配电现场设备连接成有机整体。

3.1优化电力监控系统管理层和通讯转换层

        随着经济的发展，电力被广泛使用，电力监控系统应用在各工程项目中，在某市项目广场中使用电力监控系统能够监控变电所低压配电回路用电，加强电能管理。把主车间变配电室用作监控管理的中心，在东西两侧安装的变配电室将其作为电力监控的子工作中心，使主工作中心和子工作中心间使用TCP/IP协议连接。监控系统要把PMSOFT作为电力专用监控软件，将WIN10计算机系统作为操作系统载体，硬件设施包括ODBC、OPC。将总控制中心和子控制中心间实施数据工序、把楼控系统和电力监控系统间实施数据共享，通过TCP/IP光纤以太网构建通讯转换体系，通讯路径为：监控设备在获取数据后要上交到分析设备，分析设备获得电力系统的运行参数，应将其送传到监控中心，主控制中心的终端设备获得对应参数和数据后，要选择人机互动界面。

3.2强化电力监控系统通信功能应用

        强化电力监控系统通信功能应用要求，结合电力系统的组成结构作为总线拓扑的网络，结合电力监控系统通信基层网络技术，连接以太网和串口设备，发挥监控通信过程中的硬件设备功能要点，使以太网和串口设备间实现双向传送数据，进而保证现场数据应用标准协议，以协议方式开展通信工作。智能仪表接通电源后需要设置通信协议位置，现场仪表和通信管理机间通信协议需要进行优化，可以将电力监控系统中的电气设备看做监控小组，安装完驱动程序后使用windows操作系统识别端口，并在串口设备和以太网间开展双向传递，在当监控系统运行时，此小组电器设备中的智能仪表将接口连接，防止出现错误信息。线路产生故障时电力监控系统需要使用串口通信管理机，保证信息能够被监控系统识别和采集，此种通信方式能够在总线处形成更多的数据，通过规划避免通信线的繁杂线路全部出现异常，局部出现损坏时仍然能够保证其他的仪表正常工作。

3.3现场信号采集及测量设备设计

        高压配电柜与直流屏以及主机数据采样，在配电柜面板进行可视监控仪表的安装配备防反光屏幕，方便于工作人员进行日常的巡查，但需要注意的是电力仪表输入输出模块和相关电力系统运行数据的记录，无需进行电压互感器安装就能够直接进行电压值测量，可运用低压智能电力仪表与通信接口电压信号构成采样信号回路，主要方式是运用其设备内部所带有的集成通信设备，通过电力仪表输入输出模块构成系统，整个测量有效值较为真实且准确。同时该系统本身并不具备状态信号数据的功能，高压配电柜内置综合通信协议，通信原理方面电力监控系统，所以需要安装拓展模块，要求直流屏与主机则主要需与其内置的专用通信卡进行连接，部分设备如果配置不同的通信接口，能够直接进行高达600伏电压的测量。

通信基层网络是属于当前运用较为成熟的现场总线技术，可以同时具备状态数据采集、远程控制功能，还需要额外安装转换模式，通过标准协议在以太网与串口设备之间进行双向数据传输，主要运用功能较为强大的系统软件与硬件设备进行，在技术人员共同参与和陪同下运用串口通信管理机设备，有效实现串口设备和以太网界面之间数据的双向传输驱动程序，利用通信线实现接口与以及菊花链式的方式予以链接。同时电力监控系统在设计和调试阶段，要求依据电力系统组成结构及时了解通信协议与接口类型，窗口服务器则来自管理层上位机指令确保其协调性。

       传统的通信如发生故障，会造成部分仪表无法与通信管理机进行正确通信，而将系统主要回路电气设备作为监控组别，会使其能够分属于总线拓扑网络结构，发挥串口设备与以太网连接功能，如上位机监控软件向串口服务器发送信息，向串口服务器返回系统所需信息数据，监控系统在实际运行过程中，可以安装完成后会被Windows操作系统识别为realcom端口，并正确采集与显示现场参数和状态，通讯管理机与现场仪表协议来予以通信，能够实现监控系统的识别。同时此通信方式主要特点在于在总线形成大量数据信息时，含有某一现场窗口仪表通信地址的数据信息，通信特点要求被监控对象所对应的现场监控仪表依据系统指令，可以防止发生错误信息返回上位机的情况，而设备通信程序采用一致的通信协议方，智能仪表在通电运行后要求地址来做出响应，可以将协议设置为modbus通信协议，从而方便线路安装与维护。

3.4完善电力监控系统软件功能

       远程视频监控与图像识别技术的融合已经成为变电站智能监控的发展趋势，在电力设备图像识别过程中采用模板匹配算法可进行目标识别，要求不断改进的FAsT-Match模板匹配算法，针对传统模板匹配的缺点，融合了视频监控系统和图像识别系统，最终实现安全管理系统。同时在采集过程中，由于硬件设备和外部环境的影响，图像往往含有一些随机噪声和失真，因此需要对图像进行预处理，便于直观地向用户反映运行的情况；而纹理特征也是一个全局特征，其需要在包含多个像素的区域进行统计计算，模式匹配上具有很大的优势，帮助监控值班人员对电压、电流和功率等数据的直观了解。

3.5预防警示以及监测运行的隐患

        预防警示及检测运行需要多个组成部门协调运作，电力生产系统包含的组成部分极多，如在电力监控系统中应用人工智能技术，则在出现问题需要总结各类常规失误操作，在设备发生故障时立即发出警报，准确判别电气设备的运行位置，避免对电力生产系统的运行带来影响。如系统中某区域出现了运行故障，警示系统可以根据当前故障情况调整分贝，高分贝的蜂鸣提升为较大故障问题，低分贝的蜂鸣则为警示效果，在警报发出的同时计算机系统此时也会显示故障发生的位置并发出相关数据，以此帮助工作人员了解当前电力生产的状态和参数等信息，以此结合信息对故障进行及时处理。

4安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统解决方案

4.1概述

       针对用户变电站（一般为35kV及以下电压等级），通过微机保护装置、开关柜综合测控装置、电气接点无线测温产品、电能质量在线监测装置、配电室环境监控设备、弧光保护装置等设备组成综合自动化的综合监控系统，实现了变电、配电、用电的安全运行和全面管理。监控范围包括用户变电站、开闭所、变电所及配电室等。

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、网络技术和信息传输技术，集保护、监测、控制、通信等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，为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

4.2应用场所

       适用于轨道交通，工业，建筑，学校，商业综合体等35kV及以下用户端供配电自动化系统工程设计、施工和运行维护。

4.3系统架构

       Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计，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。

4.4系统功能

       4.4.1实时监测：直观显示配电网的运行状态，实时监测各回路电参数信息，动态监视各配电回路有关故障、告警等信号。

 

        4.4.2电参量查询：在配电一次图中，可以直接查看该回路详细电参量。

        4.4.3曲线查询：可以直接查看各电参量曲线。

        4.4.4运行报表：查询各回路或设备时间的运行参数。

        4.4.5实时告警：具有实时告警功能，系统能够对配电回路遥信变位，保护动作、事故跳闸等事件发出告警。

        4.4.6历史事件查询：对事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

        4.4.7电能统计报表：系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况。

        4.4.8用户权限管理：设置了用户权限管理功能，可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限。

        4.4.9网络拓扑图：支持实时监视并诊断各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构。

        4.4.10电能质量监测：可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。

 

        4.4.11遥控功能：可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

        4.4.12故障录波：可在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况。

        4.4.13事故追忆：可自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息。

        4.4.14Web访问：展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息，设备通信状态，用电分析和事件记录。

        4.4.15APP访问：设备数据页面显示各设备的电参量数据以及曲线。

 

4.5系统硬件配置

5结语

       如今我国电力工程的发展速度正不断加快，为了能够契合时代发展需求，要结合地区用电需求选择合适的管理方案，并在此基础上优化传输通信、软件功能、数据采集、运行监测等方面，及时对监控中的相关数据进行了解，出现问题时能够通过监控检测解决现存的系统问题。由此可见，电力监控系统的应用价值较高，后续可以结合当前我国用电情况不断优化完善，满足当前时代对生产及发展的实际需求。

 

参考文献

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[7]董金.电力监控系统在电力工程中的应用.

[8]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版本

作者简介

安跃强，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为为智能电网供配电。