论文部分内容阅读
摘要：随着电力系统的不断完善和用电量的增加，为了满足远程用电的需求，电力传输中的电压等级越来越高，对于电力系统的安全性和可靠性也提出了更高的要求，因此，加强对于变配电系统的监督和控制，实现电网的自动化管理，是电力企业工作人员需要重点关注的问题。文章针对低压变配电系统的自动化管理进行了分析，对其综合自动化监控系统的设计和实现进行了阐述。
关键词：低压变配电；综合自动化；监控系统；设计实现
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）33-0119-02
1 低压变配电综合自动化监控系统
主要是针对低压线路中的负荷情况、电压、电流等数据以及开关的实时状态进行分析，对于异常情况进行报警，并将其传输至控制终端，从而使电力系统管理人员可以通过控制终端随时对系统的运行状况进行查询和监控，对异常和故障进行处理，从而实现变配电管理的现代化和自动化。综合以上信息，低压变配电综合自动化监控系统就是利用现代化的计算机控制技术和通讯技术，融合测量、控制、保护和通讯等多种功能的全微机化系统，其主要功能在于对低压变配电站进行远程监控和远程调试。
2 系统的设计与实现
2.1 整体结构设计
由于实际运用的需要，系统从上到下可以分为3层，最上层为监控管理层，中间层为通讯管理层，最下层为现场层。其中，监控管理层主要包括监控主机、以太网、打印机等设施；通讯管理层由通讯管理机组成，相对较为简单；现场层则由现场MMC系列的电动机管理控制器以及相应的低压智能设备共同组成。其基本网络结构图如图1所示。
2.2 硬件的设计与实现
监控系统的功能主要是针对0.4kV低压变配电系统中的低压配电柜进线、母联以及相应的出线参数以及运行状态进行信息的采集和测量，同时对用户信息进行整理和记录，为进出线开关的远程控制提供必要的数据。
2.2.1 监控管理层。监控管理层的硬件主要包括监控主机、服务器、打印机、以太网等设备，由于其自身功能的特殊性，上位机的操作一般采用Windows中文操作系统同时利用Visual Basic高级语言程序，实现系统的遥信、遥测、遥调和遥控功能，实现所有电器设备的同步监控和实时监控，以保证设备的正常运行。
2.2.2 通讯管理层。通讯管理层的主要功能是通过网络连接现场层和监控管理层，从而实现相互之间的数据传输和共享。其主要是由通讯管理机和相应的软件共同构成的，通常情况下，通讯管理机采用单元组合设计的形式，并且每一个主控单元，都可以提供多个RS485/232串行接口，便于智能设备的连接，而通过相应的规约转换，不同的设备可以十分方便地接入通信系统，使得其可扩容性较大。对于整个通讯管理层来说，上行主要连接监控管理层的网络或者计算机，可以在独立运行的情况下，对数据进行采集，同时实现与上级主站的数据交换；下行主要连接现场层的低压设备，结合实际情况对智能设备进行选择性接入，从而保证智能设备可以得到充分的发挥。
2.2.3 现场层。现场层的构造相对来说比较复杂，涉及的硬件设备也较多，主要包括电动机管理控制器、馈线管理控制器以及各种低压智能设备。现场层的构建主要采取就地式安装的形式，根据设计方案，按照一次设备的对应位置，安装在相应的开关柜内。需要注意的是，在安装过程中，要保持设备与对应的一次设备之间的相对独立，便于测量、保护、通讯、控制等功能的发挥，同时通过现场总线技术，实现与通讯管理层的连接。为了保证连接的稳定性和有效性，采用Mod bus RTU作为现场通讯总线的协议，确保其功能和作用的充分发挥。
2.3 软件的设计与实现
相对于低压变配电系统而言，其监控系统软件的开发一般采用两种方式，分别为组态软件二次开发和利用一般的软件开发工具进行开发。相对于一般软件工具，组态软件具有使用方便、学习简单、功能完善等优点，可以保证软件开发的高效性和实用性，但是相对来说，需要依附于组态软件平台才能运行，通用性差，缺乏必要的灵活性，且价格高昂。而一般软件开发工具是以Visual Basic为主的一系列工具，其优点在于数据库功能、图形显示功能、通信功能等十分强大，同时成本低廉，软件的兼容性强。基于这样的因素，结合实际需求，使用Visual Basic高级语言程序对软件进行开发，采用分层化和模块化的程序设计思想，对程序功能进行分解，保证功能之间不会出现相互影响。
2.3.1 数据采集与处理。通讯管理机在系统中的主要任务是对低压设备数据的收集和传输，从而实现对设备状态的实时监控。为了保证其功能的充分发挥，要对数据库进行整理和完善，结合设备的规格和相应参数，建立对应的设备实时状态表和历史状态表以及当前告警表，切实保证数据的健全和完善。而为了对数据信息进行便捷快速的处理，需要对数据进行分类和归纳总结，按照相应的分类进行分别存储。
2.3.2 命令操作。为了保证监控系统作用的发挥，监控主机发送的调控命令是绕过数据库服务器直接作用在现场设备上的，这是因为系统中的主机和通讯管理机都可以在支持的TCP/IP网络中建立相应的通信模型，从而减少命令传输的过程，提高远程控制的及时性，实现实时控制的目标。
2.3.3 故障监测。主要包括故障记录模块和报警模块，实现对系统故障的及时发现和处理，可以通过在监控系统中设置相应的报警条件，如电压过高、温度超标、线损异常等，如果采集到的数据满足报警条件，就会自动发出警报，提示管理人员进行处理。可以利用计量模块，对故障设备的情况、故障时的状态、故障发生时间等进行记录和存储，便于进行查询，为之后的工作提供参考。
2.3.4 通讯。系统的通讯功能关系着数据信息的传输和处理，对于系统功能的发挥是十分重要的。一般情况下，监控主机与通讯管理机之间的通讯是通过以太网实现，而通讯管理机和现场监控设备之间的通讯则是通过基于Mod bus通讯规约的网络实现的。通讯管理机主要采用轮循的方式，向现场低压智能设备发送相应的命令，从而实现对设备实时状态的了解和管理。
3 结语
综上所述，低压变配电综合自动化监控系统的设计和实现，对于低压变配电系统而言是十分重要的，可以有效保证配电网络的安全稳定运行，及时发现和处理电力传输过程中存在的问题和不足，从而提高电力供应企业的经济效益。在实际应用中，可以根据相应的情况，对系统进行进一步的完善。
参考文献
[1] 汪先兵，宋成法，费文晓.低压变配电综合自动化监控系统的设计与实现[J].电气传动，2007，37（2）：57-60.
[2] 张立军，王丹.综合自动化监控系统在某大厦变配电所的应用[J].智能建筑电气技术，2006，（3）：56-59.
[3] 张国庆.变电站综合自动化系统探析[J].硅谷，2010，（14）：25.
[4] 王立芹.综合自动化监控系统在坑口电厂的应用[J].科技创新导报，2010，（28）：96.
关键词：低压变配电；综合自动化；监控系统；设计实现
中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）33-0119-02
1 低压变配电综合自动化监控系统
主要是针对低压线路中的负荷情况、电压、电流等数据以及开关的实时状态进行分析，对于异常情况进行报警，并将其传输至控制终端，从而使电力系统管理人员可以通过控制终端随时对系统的运行状况进行查询和监控，对异常和故障进行处理，从而实现变配电管理的现代化和自动化。综合以上信息，低压变配电综合自动化监控系统就是利用现代化的计算机控制技术和通讯技术，融合测量、控制、保护和通讯等多种功能的全微机化系统，其主要功能在于对低压变配电站进行远程监控和远程调试。
2 系统的设计与实现
2.1 整体结构设计
由于实际运用的需要，系统从上到下可以分为3层，最上层为监控管理层，中间层为通讯管理层，最下层为现场层。其中，监控管理层主要包括监控主机、以太网、打印机等设施；通讯管理层由通讯管理机组成，相对较为简单；现场层则由现场MMC系列的电动机管理控制器以及相应的低压智能设备共同组成。其基本网络结构图如图1所示。
2.2 硬件的设计与实现
监控系统的功能主要是针对0.4kV低压变配电系统中的低压配电柜进线、母联以及相应的出线参数以及运行状态进行信息的采集和测量，同时对用户信息进行整理和记录，为进出线开关的远程控制提供必要的数据。
2.2.1 监控管理层。监控管理层的硬件主要包括监控主机、服务器、打印机、以太网等设备，由于其自身功能的特殊性，上位机的操作一般采用Windows中文操作系统同时利用Visual Basic高级语言程序，实现系统的遥信、遥测、遥调和遥控功能，实现所有电器设备的同步监控和实时监控，以保证设备的正常运行。
2.2.2 通讯管理层。通讯管理层的主要功能是通过网络连接现场层和监控管理层，从而实现相互之间的数据传输和共享。其主要是由通讯管理机和相应的软件共同构成的，通常情况下，通讯管理机采用单元组合设计的形式，并且每一个主控单元，都可以提供多个RS485/232串行接口，便于智能设备的连接，而通过相应的规约转换，不同的设备可以十分方便地接入通信系统，使得其可扩容性较大。对于整个通讯管理层来说，上行主要连接监控管理层的网络或者计算机，可以在独立运行的情况下，对数据进行采集，同时实现与上级主站的数据交换；下行主要连接现场层的低压设备，结合实际情况对智能设备进行选择性接入，从而保证智能设备可以得到充分的发挥。
2.2.3 现场层。现场层的构造相对来说比较复杂，涉及的硬件设备也较多，主要包括电动机管理控制器、馈线管理控制器以及各种低压智能设备。现场层的构建主要采取就地式安装的形式，根据设计方案，按照一次设备的对应位置，安装在相应的开关柜内。需要注意的是，在安装过程中，要保持设备与对应的一次设备之间的相对独立，便于测量、保护、通讯、控制等功能的发挥，同时通过现场总线技术，实现与通讯管理层的连接。为了保证连接的稳定性和有效性，采用Mod bus RTU作为现场通讯总线的协议，确保其功能和作用的充分发挥。
2.3 软件的设计与实现
相对于低压变配电系统而言，其监控系统软件的开发一般采用两种方式，分别为组态软件二次开发和利用一般的软件开发工具进行开发。相对于一般软件工具，组态软件具有使用方便、学习简单、功能完善等优点，可以保证软件开发的高效性和实用性，但是相对来说，需要依附于组态软件平台才能运行，通用性差，缺乏必要的灵活性，且价格高昂。而一般软件开发工具是以Visual Basic为主的一系列工具，其优点在于数据库功能、图形显示功能、通信功能等十分强大，同时成本低廉，软件的兼容性强。基于这样的因素，结合实际需求，使用Visual Basic高级语言程序对软件进行开发，采用分层化和模块化的程序设计思想，对程序功能进行分解，保证功能之间不会出现相互影响。
2.3.1 数据采集与处理。通讯管理机在系统中的主要任务是对低压设备数据的收集和传输，从而实现对设备状态的实时监控。为了保证其功能的充分发挥，要对数据库进行整理和完善，结合设备的规格和相应参数，建立对应的设备实时状态表和历史状态表以及当前告警表，切实保证数据的健全和完善。而为了对数据信息进行便捷快速的处理，需要对数据进行分类和归纳总结，按照相应的分类进行分别存储。
2.3.2 命令操作。为了保证监控系统作用的发挥，监控主机发送的调控命令是绕过数据库服务器直接作用在现场设备上的，这是因为系统中的主机和通讯管理机都可以在支持的TCP/IP网络中建立相应的通信模型，从而减少命令传输的过程，提高远程控制的及时性，实现实时控制的目标。
2.3.3 故障监测。主要包括故障记录模块和报警模块，实现对系统故障的及时发现和处理，可以通过在监控系统中设置相应的报警条件，如电压过高、温度超标、线损异常等，如果采集到的数据满足报警条件，就会自动发出警报，提示管理人员进行处理。可以利用计量模块，对故障设备的情况、故障时的状态、故障发生时间等进行记录和存储，便于进行查询，为之后的工作提供参考。
2.3.4 通讯。系统的通讯功能关系着数据信息的传输和处理，对于系统功能的发挥是十分重要的。一般情况下，监控主机与通讯管理机之间的通讯是通过以太网实现，而通讯管理机和现场监控设备之间的通讯则是通过基于Mod bus通讯规约的网络实现的。通讯管理机主要采用轮循的方式，向现场低压智能设备发送相应的命令，从而实现对设备实时状态的了解和管理。
3 结语
综上所述，低压变配电综合自动化监控系统的设计和实现，对于低压变配电系统而言是十分重要的，可以有效保证配电网络的安全稳定运行，及时发现和处理电力传输过程中存在的问题和不足，从而提高电力供应企业的经济效益。在实际应用中，可以根据相应的情况，对系统进行进一步的完善。
参考文献
[1] 汪先兵，宋成法，费文晓.低压变配电综合自动化监控系统的设计与实现[J].电气传动，2007，37（2）：57-60.
[2] 张立军，王丹.综合自动化监控系统在某大厦变配电所的应用[J].智能建筑电气技术，2006，（3）：56-59.
[3] 张国庆.变电站综合自动化系统探析[J].硅谷，2010，（14）：25.
[4] 王立芹.综合自动化监控系统在坑口电厂的应用[J].科技创新导报，2010，（28）：96.