变配电自动控制系统在智能建筑中的应用

变配电自动控制系统在智能建筑中的应用

摘要

随着电力行业与通讯技术、工业总线、计算机及电子技术不断结合，通过对电力设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，使建筑物更具安全、高效及舒适性。本文结合别墅小区的实例，主要介绍了电力自动监控系统在现代智能建筑小区供配电系统中的应用。
关键词：电力自动监控，智能建筑，供配电系统，节能高效
目录
摘要
绪论...
一、项目概括…………………………………………………………………….2
二、系统简介…………………………………………………………………….2
三、网络结构…………………………………………………………….2
四、系统实现功能………………………………………………………………….4
五、系统实现功能……………...…………………………………………...……….5
1、数据通讯采集…………………………………………………………………..6
2、数据处理功能…………………………………………………………………...6
六、数据库管理………………………………………………………………………6
七、人机界面功能……………………………………………………………………7
八、运行效果…………………………………………………………………………8
结论………………….…………………………………………………………….....8
参考文献…...………….………………………………………………………………9

绪论
　　随着电力行业与通讯技术、工业总线、计算机及电子技术不断结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，使建筑物更具安全、高效及舒适性。别墅项目由于小区供电面积大，变配电室多，其本身对供电的可靠性和供配电系统的自动化水平都有着较高的要求，因此本工程采用先进的ESDCMMI4.0电力自动监控系统，对本项目的中低压配电系统、变压器、直流屏等实施自动监测和控制。
别墅项目由于供电面积大，通常设有一个主配电室和几个分配电室。为做好供电系统的安全性及可靠性，需要实现变配电系统的自动化管理。传统变配电系统在管理上的存在的弊端主要有：对电网运行状况的掌握依赖人工巡视；运行维护人员太多，人力成本过高；事故快速反应能力不足，停电时间长；缺少优秀的供电保障系统，供电可靠性不高；对电能质量缺乏有效的监控，谐波污染严重；对电能消耗缺乏有效管理，企业成本高。
引进变配电自动化可以实现：监控功能和继电保护的有机结合；变电站站内设备监控和站外设备监控的有机结合；采用交流采样技术，无须变送器，节约成本和占地；由单元化的测控装置就地完成四遥功能；采用现场总线技术，系统通信完全网络化，实现数据共享。
从已运行的变配电室智能配电监控管理系统看，完全实现了全部无人职守，实现了遥测、遥控、遥信，操作简单方便，提高了工作效率，提高了供电可靠性，增强了安全性，减少了事故处理时间，有效的节约了电能，减少了电力管理人员，取得很好的经济效益。
配电监控管理系统在近年来已走向成熟，并成为智能的配电监控管理系统。利用监控装置形成完整的低压配电网信息采集系统，为供电企业的用电侧电能管理提供科学可靠的决策依据，其社会效益是不言而喻。

一、项目概况：
本别墅智能小区总建筑面积31万平方米，占地面积131.3公顷。包括一个主站（开闭站）和6个分变配电室，其中4号变配电室负荷中包含重要的超磁站房设备。本项目的特点就是占地面积大，供电面积范围大。除主配电室有人值班外，其余配电室皆无人值守。为提高了工作效率，提高了供电可靠性，增强了安全性，减少了事故处理时间，有效的节约电能，减少电力管理人员，本项目采用ESDCMMI4.0电力监控系统配电智能化系列产品，完全实现了上述功能。
二、系统简介：
ESDCMMI4.0电力监控系统是基于Windows2000操作系统的配置软件。该系统主要包括：一次设备(高压，低压开关柜)；二次设备(保护继电器，智能测量仪表)；监控设备(监控计算机，通信管理器)接口设备(监控管理软件，各种卡件)等。
系统采用可简单连接的双绞线作为总线，把多个测量控制仪表连成网络系统，并按公开、规范的通信协议，将位于现场的多个微机化测量控制设备、现场仪表与远程监控计算机之间进行连接，实现数字化、双向多变量数字通信。该系统特点：完全的单元独立，分布式安装，集中监控，可扩展性强；系统具有良好的开放性，支持多种规约；实现与配电现场的各种通讯设备的通讯连接和通讯数据的处理；实现对断路器、开关及刀闸等对象的远程控制；实现对现场各种通讯设备的保护定值的读写操作；查询系统采集的遥信、遥脉、遥测等数据；监视现场各种通讯设备的通讯状态及传输的报文信息；通过对用户权限的设置、口令检查等方法，保证系统操作的安全性；提供系统维护的设置功能。
系统软件实现真正的多任务，支持数据库跨平台连接，支持多种开放的数据库管理系统；利用断路器触头损耗监视功能及断路器动作次数，灵活制定检修维护计划，节省维护。
三、网络结构
该站配电系统结构采用了分层分布式设计思想，系统分成3个层面：后台监控层面、站级管理层面和现场测控层面。

在后台监控层面采用了配电网络管理组态系统，通过以太网往下连接至站级管理层。为整个配电系统提供全面管理，同时提供热备一套，大大减少系统故障，提供可靠的电力保证。在站级管理层面采用了组态嵌入式系统（触摸屏HMI）作为前端处理机，通过Modubs协议采集来自现场层的数据，并对数据进行适当处理和故障诊断。将打包后的数据通过以太网交换机传输给后台监控系统供中心管理层使用，同时，将来自中心管理层的控制信息经过以太网交换机通过HMI发送到现场层。
在现场测控层面采用配电智能化模块，将来自现场的遥信量、遥测量、保护动作等信息通过现场保护或测控单元采集处理，并通过Modbus协议上传至站级管理层和后台监控层。负责实现模拟信息、数字信息、电能量信息的采集、传输及控制等。主要应用于大楼10kV系统监控，包括10kV断路器柜的控制和保护、全部10kV高压柜的模拟量和开关量的采集、高压环网柜信号和状态的采集。模拟量包括电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率、功率因数等，开关量包括断路器位置、手车位置、储能状态、保护动作信号等。
400V系统的监控，采用在低压柜回路各配置一台FMl00智能测控装置，实现各回路的模拟量采集和4个开关量采集；其余需要监测的回路各配置一台FM100—3智能测量装置，实现各回路的模拟量监测，所需开关的控制由FM100的输出接点完成。
模拟量包括电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率、功率因数等，开关量包括断路器合位、就地／远方位置、工作位置等。变压器部分：变压器温度、变压器风机启动、停止状态信号、变压器事故信号等。直流系统部分：电压、电流、环境温度、断线开路信号、绝缘检测信号。
间隔层的单元化设计、分布式处理保证了系统的稳定性、可靠性和可扩充性，即便在网络失效的情况下，间隔层设备仍能独立完成间隔层的监测和断路器控制等功能。间隔层单元通过485总线型接入通讯层主控单元，布线和维护方便，数字通信抗干扰能力强、精度高，传输介质采用屏蔽双绞线(FTP)。
站级管理层面：图形工作站是电力自动监控系统的人机界面，以实现电力系统的集中监视、测量、控制和管理。用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等等。通过监控工作站，运行值班人员能实现对全所生产设备的运行监测和操作控制。
四、系统实现功能：
本项目变配电室供电采用高压10kv系统单母线分段运行，两路高压电源同时供电。当一路电源断电时，中间联络开关自动闭合，由另一路电源向全部一级，二级负荷供电。高压系统要进行进线与中间联络断路器状态控制监测，电压，电流，频率，有功功率，无功功率等。低压系统包括进线与中间联络断路器状态监测，电压，电流，功率因数，重要输出支路断路器状态控制，故障显示与报警。保护分为：进线过电流保护，电流速断保护和低电压保护；母线联络柜装设过电流保护；变压器装设过电流保护，电流速断保护，变压器温度及故障状态正常运行显示与报警；在超磁站房供电回路中，采集断路器分合及故障状态，实现远程遥控。
ESDCMMI4.0A系列产品提供丰富完整的智能电力监控产品，实时监控，监视，记录供电系统的运行情况，可以根据用户的不同需求提供使用可靠、方便灵活的系统应用方案，可适用各种复杂的现场情况及应用需求。根据各自回路的差异性，分别使用不同的产品最优化搭建合理的解决方案。本文在此系统中挑出几条具有代表性的回路分别根据各自的不同情况做一个最优化的配置。
如图所示，对于系统进线的监控，由于其回路的重要性及对监控设备的较高要求，需要全面采集各种电参量，并需要及时准确的发现回路中存在的隐患和故障。因此在本线路中采用了EX8+综合电力监控仪表。馈电回路1、馈电回路2指照明和动力回路，这些回路只要求监视电流和开关状态，并需要对回路中断路器能遥控。因此采用LCTA+ESDA9015提供对电流的监测，采用ESDA9050和ESDA9061提供了对开关量的遥测及遥控。在馈电回路3指超磁站房超磁设备等重要负荷等一些回路容量较大，需要对该回路提供更完善的监测及保护。因此采用了ESDA9150A采集断路器分合及故障状态，采用ESDA9161A对断路器实现远程遥控。同时采用了ESDA9133A实现对该线路电参量全方面的监测。
ESDCMMI4.0支持Modbus协议，通过总线将各个配电回路的控制及保护信息送往上位机监控系统，以实现对各配电回路的智能化测控。

五、监控系统软件主要功能
电力自动监控系统软件，在监控中心的图形工作站上安装ESDCMMI4.0监控系统软件。基于Windows2000操作系统的配置软件，提供方便的操作、维护界面；具有16口同时通讯处理的能力，参数配置符合有关通讯标准；实现RS232/485/422、CAN卡、Profibus－DP、局域网通讯；实现与配电现场各种通讯设备的通讯连接和通讯数据的处理，可进行现场监视和向上级系统转发数据，采集通讯装置的遥信、遥测、电度数据并显示；设置修改每个量的相关信息，实现通过信息条件查询数据量；可以实现本地遥控；能够检测通讯口和通讯装置的运行状况；可以对通讯装置下载参数；可以同时向多个上级系统转发数据，发送数据量可选且顺序可不同；后台可以通过更灵活，更高效的DCOM接口访问数据；显示每个通讯口的通讯报文，可以设定报文显示/停止、校验/不校验；可以向上级系统传送转发数据量的系数；有不同级别的权限管理；可以设置本机时间；系统易生成，恢复时间短。好的开放性、扩展性、实时性和安全可靠性。