解决方案：FA03无人值守配电室

无人值守配电室是指经常性无运行值班人员的配电室，该站的运行状态（包括必需的各种量值、潮流方向、开关电器的位置、变压器调压分接头位置、补偿电容器投切组数等），经本配电室的微机远动终端装置RTU或电力网络仪表处理后，送至调度中心的计算机系统，并在监视器和LED电子屏上显示出来，也可以打印制表，供调度值班人员随时监视查询，然后做出相应的处理。

1.系统组成（见图1和图2）

图1 配电监控网络拓扑图

（1）数据采集与电力监控

1）遥测：通过系统网络监控主机、RS485测控模块以及组态软件实现变配电站所有回路电量（包括电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、视在电能、功率因数、频率等）的采集。

2）遥信：通过系统网络监控主机、RS485测控模块/DI模块以及组态软件，实现变配电站中所有开关量的采集，如断路器的分合闸、电机储能状态、变压器风机运行状态、高温报警信号、超高温跳闸信号、断路器故障信号、事故跳闸信号、综合保护器的故障类型，以及变压器门开关信号等开关量。

3）遥控：通过系统网络监控主机、RS485测控模块/DO模块以及组态软件实现带有电动操作机构的断路器等远程控制功能。

图2 ERT-900D软件功能模块图

4）遥调：通过系统网络监控主机、RS485测控模块以及组态软件实现对现场仪表如微机保护装置、无功功率补偿控制器等进行参数远程修改功能。

5）统计计算：对实时数据进行统计、分析、计算，例如通过计算产生电压合格率、有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值和最小值及出现的时间与日期、负荷率、电能分时段累计值、数字输入状态量逻辑运算值等，设备正常/异常变位次数并加以区分等，并提供一些标准计算函数，用来产生用户可定义的虚拟测点进行平均值、积分值和其他计算统计。

6）打印记录：记录功能指计算机站控系统通过打印机将各种要求的信息按指定的格式输出到打印纸上。

7）报警处理：报警处理有事故报警、预告报警两种方式。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。

8）时钟同步：计算机监控系统可实现与调度端的时钟同步。

9）维护功能：维护功能指调度中心负责管理计算机监控系统的工程师通过该系统进行的诊断、管理、维护、扩充等工作。

（2）视频功能（见图3和图4）

图3 视频功能画面

图4 视频功能数据传输

1）电视墙监视：对配电室实施集中控制管理，每个配电室设置一台监视器，按照摄像机编号进行循环显示。

2）计算机信号选择切换：当需要对某个配电室进行操作时，画面切换到中间大屏幕监视器。视频信号选择切换：对接入调度室的每个配电室视频信号进行交换控制。

3）音频信号选择切换：对接入调度室的每个配电室音频信号进行交换控制。

4）调度室录音：在控制室设置对调度室重要调度、指挥会议的录音功能。

5）调度室录像：在调度室可设置录像设备，对每个配电室视频信号进行录制。

6）调度室监听：在调度室对每个配电室的异常音频信号进行监听。

7）开放互连接口：为未来引入调度室监控平台的各种系统提供标准的互连控制接口。

（3）无线通信

1）方案拓扑图，如图5所示。

图5 无线通信拓扑图

2）方案描述：控制前台N个电力仪表和控制后台的等待接收数据的计算机都通过串行接口（RS232/RS485）连接DTU产品，控制前台N个DTU产品及控制后台DTU产品利用GPRS网络连接到同一个mServer服务器（拥有公网IP地址）上。在服务器上，利用dtumap软件对控制前台及控制后台的DTU产品进行映射，使得两端DTU可以互相通信，这样控制前台N个DTU产品就可以将电力仪表上的数据发送到控制后台DTU产品，控制后台计算机就可以通过串行接口接收电力仪表的数据。

2.设计

无人值守配电室高压开关柜离不开微机保护，低压开关柜离不开电力网络仪表，微机保护和电力网络仪表是无人值守的先决条件，应由三大部分组成：前端综合监控设备（音视频监控、环境变量监控、出入口监控等）、综合监控主机、综合监控软件；网络传输部分（宽带网络、无线网络、ADSL或行业用户专网）；管理中心软件平台、无人值守服务器、监控终端、MIS网络终端等。

（1）主控系统原理

1）开关量采集回路：开关量：随时间离散变化的信号。一般具有“开”、“关”两种状态，用1位二进制数据表示，一个字节表示8个开关量。如断路器的位置状态、各种事故与告警信号等。

2）遥控输出回路：遥控是对变电所的断路器、隔离开关等开关量进行“合”与“分”两种状态的操作，或者对复归信号的“清除”操作，即开关量的输出。实际对配电室中断路器等控制时，将中间出口继电器的触点接入变电所相应的控制回路中，接通或断开相应的控制电器，以启动控制回路中的中间继电器去完成断路器的合、分动作。所以输出继电器触点应具有相应耐压和切断电流能力。遥控操作分两步实现：首先选择对象，使控制对象继电器触点DJ闭合，经返校确认，停止或撤销遥控操作。执行：选择正确，可继续进行合、分操作。

3）遥调输出回路：遥调与遥控类似，也是一种控制输出。与遥控只输出两种状态不同的是，遥调需要输出连续变化的信号，即输出模拟量信号。

4）遥测量测量：将被测电量经电量变送器变换成直流信号，然后将其送入采样保持器、A-D转换器，CPU从A-D转换器内读出转换后的数字量，经标度变换计算所测电量值。

（2）系统优点

由于采用数字双向通信，一对双绞线或光纤完成诸多的信号传输功能，使得在该环节中的电缆、桥架、接线端子的用量减少到几乎为零，因此相应的安装工作量也大大减少。

间隔层设备采用智能终端设备，将电流、电压等信号在现场进行高精度的A-D转换，再以数字量的形式送入系统中，从而省略了变送器等中间变换环节，使系统采集的信号精度大大提高，节省了投资。智能终端设备还能在间隔层实现大量的逻辑、计算功能，可将许多以前在DCS中完成的工作下放到间隔层完成，实现真正意义上的分散控制，提高了系统的可靠性，而且系统可采集的信息量大大增加，操作人员在控制室就能实现监控系统对现场设备的在线监视、诊断、校验和参数整定。在工程建设中，由于系统组态简单，安装、运行、维修方便，分步调试能较快完成并及时投运。

（3）具备功能

1）监控界面（见图6）：友好的人机界面，方便运行人员及时准确的了解系统运行情况，监控界面以不同的颜色显示所有断路器或其他配电设备的工作/故障状态，与实际情况完全一致，且系统运行参数可实时显示供用户查阅。

图6 软件界面图之一

2）用户管理（见图7）：对用户进行分级管理，使系统管理员对运行人员的操作权限进行设置，用户分成一般操作员、系统管理员和工程配置员三个等级，并由用户名和口令字唯一确定，保证操作的安全可靠性，从而使系统能够安全稳定的运行。

图7 软件界面图之二

3）历史数据存储与查询功能（见图8和图9）：定时存储监控数据，并为用户提供历史曲线查询和报表查询等功能。

4）事件报警及报警信息查询功能（见图10）：监控系统可实时监测并记录开关的运行状态变位、故障报警、通信异常报警、越线报警等报警信息，同时弹出报警提示窗口或在监控画面上以图形方式进行显示。这里断路器的故障图标只有在故障消除后才会消失。

5）电能统计及报表管理功能（见图11和图12）：监控系统可为用户提供电能消耗统计功能，并可以进行查询和打印等功能。

图8 软件界面图之三

图9 软件界面图之四

图10 软件界面图之五(www.xing528.com)

图11 软件界面图之六

图12 软件界面图之七

6）摄像机场景侦测：系统具有自动检测摄像机场景质量的功能，当摄像机被移动、遮挡、场景模糊等事情发生时，系统能检测到并发出报警信号。

7）其他辅助功能：网络测试、数据备份、报文诊断和用户文件管理。监控管理软件不断进行通信状态监测和通信报文监测，一旦出现通信异常便立即报警。

3.实施

（1）主要器件、软件

1）高压开关设备：微机综合保护装置带四遥功能、断路器带通信功能；

2）低压开关设备：断路器带通信功能、断路器带电动操作机构、回路配置有电力仪表并且带通信功能、计量仪表带通信功能；

3）电力变压器：温度控制仪表带通信功能、分接开关控制器带通信功能；

4）视频：视频采集部分如摄像机、视频存储部分如录像机、视频传输部分如交换机；

5）软件：前台人机交互界面、曲线及报表管理设置、后台数据库管理、多级权限用户管理、通信管理设置、网络功能。

（2）信号采集控制

1）通过现场采信模块实现遥信功能，实时监控各设备的位置状态；

2）通过现场采信模块实现遥测功能，实时监控各设备的参数；

3）通过器件的通信功能或DO模块能实现对断路器的远程遥控；

4）通过器件的通信功能可在线整定微机保护、电力仪表、功率因数控制器、变压器分接开关装置的参数；

5）通过视频监控系统实时监视，历史查询现场状态。

4.主要目标及技术经济指标

1）实现各配电室无人或少人值守，达到减员增效目的；

2）实时监控，提高工作效率；

3）作为五遥系统的前端，将需要的参数无缝地与系统连接；

4）构建电能管理系统，并为能效管理提供信息基础。

5.案例介绍

（1）概述

某电子集团研究所成立于1956年，位于北京市朝阳区酒仙桥地区，毗邻首都机场高速公路，距首都机场15km。研究所项目有一个主控室、五个配电室、两栋宿舍楼，配备有变压器12台。总共有高压柜23面，低压配电柜若干面、配电直流屏，承担着整个电子所的所有照明、空调及其他各种设备用电。

（2）客户面临的问题

1）如何建立优化的电力监控系统，保证研究所供电的连续性；

2）如何快速响应故障，最短时间内排除故障，恢复供电；

3）如何制定有效的节能降耗计划，合理控制电力成本；

4）如何做到无人看守变配电室；

5）大部分设备都是20世纪五六十年代采购的老旧设备，面且设备还没有通信功能；

6）两栋宿舍楼与中控室中间隔着市政街道，无法铺设光纤。

（3）改造后的客户价值

我们可以通过一套电力监控及电能管理系统来解决这些问题：

1）配置一套后台监控管理系统，将10kV回路数字综合保护装置的信号接入到后台。

2）对0.4kV进出线回路，如果没有配置电力参数测量仪表，则增加带有通信功能的测量仪表，将其数据接入到后台；对变压器温控器，如果不具备通信功能，则更换为带通信功能的温控器。

3）无法铺设光纤的地方采用无线传输方式。

4）加装摄像头，并进行录像和网络编码达到遥视功能。

5）中控室监控增设四块46in（英寸）液晶模拟屏，方便监控，美观大方，对视频和数据进行重现。

通过这些装置和软件系统，实现：

1）实时监视电力系统的运行状况；

2）内部电能消耗管理；

3）电能质量监视和可靠性分析；

4）负荷特性分析和线路优化；

5）预防性维护；

6）设备的监视和控制。

（作者：北京欧罗特高科电力设备有限公司 杜冰）