智能低压配电管理监控系统——FA05

1.概述

智能化配电系统其主要特点是在传统低压开关柜和元器件基础上充分应用了微电子技术、电力电子技术、计算机控制技术以及网络通信等新技术，具有较高的性能和可靠性。若干个智能型低压开关柜经数字通信与计算机系统网络连接，组成智能低压配电系统，具有遥测、遥控、遥信、遥调功能，可以实现变电所低压开关设备运行管理的自动化、智能化。

1）现有与开关柜运行有关的二次设备主要包括：监测仪表、多功能电能表、统计型电压表和电流表、谐波表、无功补偿装置、低压电力电容器及其投切开关、通信模块等，有的还含有负荷控制、在线监测等设备。这些繁多的二次设备，其标准化、规范化设计困难，现场难以做到“即插即用”；由于供应厂商较多，质量也不易保证，其中任一设备故障都将影响开关柜的可靠经济运行；同时购置、维护成本较高，牵涉的供应厂商较广；由于不同厂家产品的风格和操作方法不一致，对于使用人员也不方便，维护和维修需要和众多厂商联系。

2）目前高低压开关柜在实际运行中，还存在一些亟须解决的技术问题。比如“用户事故出门”问题，当某一条出线发生故障时，很可能引起整个配变低压侧失电；还有状态检修问题，在温升、弧光、开关状态监测等方面，缺乏有效保护监控，不利于开关柜由计划检修或故障检修向状态检修的转变；最后，还有信息管理及传输问题，目前当地信息存储和分析功能不足，没有可以在智能装置上实现整套屏柜的信息中心，同时也很难通过以太网光纤通信，实现各个开关柜之间或开关柜与上级监控中心之间的高速数据交互。

3）从开关柜外形结构美观和结构紧凑来看，需要开发功能集中、模块化组合式的二次综合管理系统，减少安装空间，现场配置灵活，同时，能使得外观设计简洁大气。

2.系统结构

如图1所示，配电监控系统采用分层、分布式结构设计，按间隔单元将整个系统分为，系统控制层、网络通信层、现场设备层三个层。

1）系统控制层：由控制低压配电系统软件、中央主机、打印机等组成。通过计算机软件实现系统管理功能。提供用户界面、系统组态、数据储存管理、报警提示、故障记录等功能，是整个HY_SMARTDS-V1.0系统的核心。

2）通信网络层：提供底层智能元件和上位监控主机间的连接，进行数据传输，包括通信协议的转换。系统提供包括现场总线、工业以太网等多种解决方案，实现底层设备和监控主机间的无缝连接。

3）智能元件层：是指现场安装的智能仪表和装置，各类现场智能元件负责采集底层信息和现场智能控制，并通过数据通信接口和通信总线提供给监控主机管理，是HY_SMARTDS-V1.0系统的基础。

3.系统主要功能

HY_SMARTDS-V1.0配电监控系统主要用于变配电自动化项目中，用于实现变配电站的无人值守，其主要功能如下：

（1）数据采集功能

由数据采集装置采集现场有关数据，包括模拟量、脉冲量开关量、测量量及外部输入信号等数据传至监控系统作实时处理，实时更新数据库及显示画面，并在屏幕上采用模拟图方式实时显示现场设备运行状况和历史事件，并采用打印或报表等方式输出。

图1 系统结构图

（2）控制功能

通过主站微机进行分合操作。控制对象包括开关和断路器、隔离开关的分合（跳合）操作，设备运行检修。为保证受控设备的安全，所以有可靠的闭锁和防范措施。

（3）屏幕显示功能

主控机显示与实际相对应的一次主接线模拟图，显示各控制对象的运行状态并实时动态更新。可形成实时的和历史的模拟量连续变化趋势图，如功率负荷曲线、电压波动曲线。数据可以在系统硬盘中长时间储存（或自己设定储存时间），为分析事故及故障原因提供数据。

（4）数据存储功能

系统采用主动或召唤方式上报（默认召唤方式），遥信、遥测点，数据上传类型可设置的数据，存储数据，并可按标准格式打印各种报表、历史数据库内容、各种曲线。

（5）保护功能

系统实现过电流和过电压的多段式保护和报警功能，配置双进线时的电源备自投功能，检测、判别瞬时故障和永久故障，判别相间短路、断线、单相接地等故障，故障类型及相关信息主动上报，配电线路闭环运行和分布式电源接入情况下宜具备故障方向检测功能，具备开关在线测温、环境控制等保护功能。

（6）通信功能(www.xing528.com)

通过现场总线的形式向主站发送信息，并接受主站的控制。远动终端向上级发送遥测量包括电流、电压、有功电能、无功电能、功率因数。遥信量包括开关或断路器位置信号和故障信号。遥控量包括断路器或开关的分合分接头的调节。将所有三遥信息量上传至主站。上级或调度端向下级发送遥控量分合断路器或开关。

（7）高级应用功能

1）防火墙功能；

2）开关柜内环境温度在线测温；

3）电缆接头无线测温；

4）电缆绝缘性能监视；

5）弧光保护；

6）无功补偿VQC功能。

（8）用户、权限功能

系统提供用户编辑及权限设置。从而可以实现多人分权限访问功能，便于用户更好的管理配电监控系统。

4.关键设备描述

如图2所示，HY_SMARTDS-V1.0配电监控系统是鸿雁电力电气有限公司自产的智能电器元件设备，可支持其他第三方厂商的设备。整个平台由两部分组成，一个是核心自动装置，另一部分是人机对话部分（EMU）。第一部分的核心装置，为4U全宽标准机箱，深度可以调整，采用前插结构，方便接线，各个功能插件可以根据现场需要进行配置，实现组合式安装。其安装在低压开关柜的内部。第二部分人机对话部分，可以是触摸屏，安装在正面屏柜上，所有显示和操作都在触摸屏上实现，也可以是带显示灯及按键的大屏幕彩色液晶，其深度非常薄，便于适应各种开关柜安装。两个部分的连线非常简单，只需要两根数据线和两根电源线，容易现场维护。简洁方便的EMU即为本项目将要开发的综合信息管理平台部分，整个系统可以通过电缆接线和通信线，与开关柜上的各种开关及其他设备进行链接和信息交互，同时也可以通过丰富的通信方式，与上级RTU或管理监控中心进行数据共享、接收和发送命令。

图2 关键设备示意图

5.采用的通信协议

系统包含多种通信方式，如传统串行通信、有源以太网通信、无源EPON通信、Zig_- bee、载波、射频、GPRS、短信等各种通信口，同时也可拓展多种通信协议，如MODBUS、101、104、CDT等，并且为适应电力行业的最新发展，将考虑为今后IEC61850的应用预留接口，可以实现将传统的配网终端用IEC61850已有或扩展的方法建模，通过IEC61850建议的MMS方法，实现主站及终端间面向对象的数据交互和信息的自动解读，从而做到智能配网终端的即插即用。

6.产品的重要特点

系统采用高精度32位处理器，大屏幕液晶显示，内部多CPU、多智能单元，高速信息总线结构，使得现场可以根据需要模块化灵活配置功能插件，组合式设计安装，并且需考虑复杂的电磁环境和高低温环境。例如，可以先期不配置无功补偿模块，根据日后需要，仅插入一块功能插件即可方便地进行扩展。测量、显示、操作、统计分析、操作五防、测温等功能，将集中处理和实现。集计量、测量、保护、控制、在线监测、无功补偿、相位校正等多功能为一体的模块化组合式综合服务应用，含“防火墙”、状态检修、测温及弧光保护、谐振过电压、励磁涌流识别等多项应用开发。

7.适用范围

HY_SMARTDS-V1.0配电管理监控系统是一套功能强大稳定的低压智能管理综合平台，可广泛应用于工业企业、矿山、医院、酒店、智能小区等配电自动化领域，实现配电智能化，达到配电室无人值守的要求。

8.应用情况

HY_SMARTDS-V1.0配电管理监控系统，产品的上市应用的时间不长，还处于产品推广期，如舟山港航的大宗交易市场低压配电管理采用了此系统，满足了客户对配电自动化控制的需求。

（作者：杭州鸿雁电力电气有限公司 牟涛）