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13651854162摘要：隨著計算機網絡技術不斷完善，多個(ge) 行業(ye) 都將互聯網技術運用到生產(chan) 管理中。在變電站中，管理人員往往需要安排大量的人手以確保對電力係統的有*監控，企業(ye) 的人力成本提高同時監控工作效率低下。計算機網絡技術的出現給了生產(chan) 管理新思路，在當下一些變電站建設電力係統自動化，以實現對於(yu) 電力係統的無人值守。無人值守變電站網絡監控係統應用多項技術實現對變電站進行無人遙控、監視、消防等值守工作。
關(guan) 鍵詞：無人值守變電站；網絡監控係統；數據處理
0 引言
在過去，變電站受科技的限製，監控係統的技術較為(wei) 落後功能比較單一。當電力係統出現故障時其報警信息的傳(chuan) 輸流程較為(wei) 簡單，超出係統範圍將無法傳(chuan) 輸視頻的信號，難以實現遠距離控製。在這種情況下值班人員必*值守避免突發情況造成企業(ye) 損失。傳(chuan) 統的監控係統安全性和穩定性都較低，企業(ye) 不得不在此基礎上增加值守人員。計算機網絡技術的出現打破了傳(chuan) 統局麵限製，電力企業(ye) 應采用無人值守變電站網絡監控係統，實現對變電站的實施、遠程、高*監控，及時處理突發狀況提高生產(chan) 效率。
1 無人值守變電站的發展曆史
影響變電站生產(chan) 、運行效率的原因之一是監控係統的穩定性及可靠性。在傳(chuan) 統監控係統中，變電站難以實現對電網的遠程控製，同時係統的穩定性較低，導致技術人員不能及時檢測電氣設備運行狀態，在故障出現時難以有*排除。由於(yu) 穩定性較差，監控係統經常出現誤發信號和通訊中斷等現象。值班人員不能及時獲知電網的狀態。在變電站電力係統實際運行中，係統出現通訊中斷，現場一旦出現設備異常或跳閘事故，技術人員將不能及時獲取事故的報文信息，造成電力係統不能安全穩定運行。隨著電力企業(ye) 的飛速發展，社會(hui) 對電力係統的穩定性有了更高的要求。在社會(hui) 大眾(zhong) 的嚴(yan) 格要求下，電網的生產(chan) 、運行、管理、分配的高*性與(yu) 穩定性都需要無人值守係統實現。該係統利用網絡在線監測對電力設備的運行狀態進行監視，實施獲取電網的運行參數並對參數進行檢測與(yu) 自診斷，通過通訊網絡及時將異常信息與(yu) 數據傳(chuan) 輸至電力主管部門係統。無人值守變電站網絡監控係統避免了終端設備出現通訊中斷的現象，當發生跳閘事故，係統將及時把報文信息傳(chuan) 輸於(yu) 電力主管部門係統，技術人員能及時對故障進行判斷，確保係統的安全穩定運行。無人值守變電站網絡監控係統實現了設備間通訊速率之間的匹配，確保網絡數據儲(chu) 存器緩存不被逐步占據，避免進網絡數據發送失敗的風險。控製交換機在係統中的升溫範圍，避免過熱保護重啟引發的網絡通訊中斷。可以看出無人值守變電站網絡監控係統不但能實現對電網的實施遠程控製，還避免了設備故障引起的係統穩定性降低，因此在變電站的值守中將運用這一係統可提高管理工作的效率，降低電網安全事故帶來的損失。
2 采取無人值守變電站網絡監控係統的必要性
無人值守變電站網絡係統由電力設備運行監控係統、網絡信息傳(chuan) 輸係統、管理中*軟件係統及遠程監控係統構成。通過對路由器、交換機及多個(ge) 監控設備的連接，將監控圖像由交換機和路由器上傳(chuan) 至遠程監控係統。為(wei) 了保證遠程監控的有*性，監控係統可支持手機端登錄，以保證監控工作能打破地點限製。通過SNMP協議對網絡監控管理終端進行管理，電力設備通訊異常、過熱及中斷工作依靠係統監控數據的自診斷實現。異常數據將直接傳(chuan) 輸至電力主管部門係統或手機端。
3 無人值守變電站網絡監控係統的構成
3.1電力設備運行監控係統
變電站電網的穩定性是電力係統管理中至關(guan) 重要的環節，技術人員必*對運輸、配送環節進行有*監控。電網中涉及多種變壓設備、電力設備，設備的運行出現故障電網運行將被中斷。電力設備運行監控係統對變壓器、線路等電力設備進行監控。其功能在於(yu) ：（1）在線監測電力設備，係統在實際運行中及時采集設備運行參數，並對參數進行針管與(yu) 判定，及時響應異常數據；（2）對設備現場環境進行監測，通過監測數據安裝人員可在當下環境中確定相關(guan) 設施的安裝，例如在變電站主控室和高低壓室中應安裝數字化攝像機。
3.2信息傳(chuan) 輸係統
信息傳(chuan) 輸是無人值守監控係統的關(guan) 鍵所在，技術人員隻有通過信息傳(chuan) 輸才能及時獲知信息檢測工作。信息傳(chuan) 輸係統對設備傳(chuan) 出的信息的指令進行控製並傳(chuan) 達，收集到的數據信息將被輸出至集控端，集控端負責對接收數據的分析，分析完畢後集控端將發出調控指令，設備響應指令並執行。信息傳(chuan) 輸係統由無線的網絡、寬帶的網絡、個(ge) 人用戶組成。這一係統讓變電站實現遠距離控製、遠距離接受和遠動通信數據的開入量等功能。
3.3管理中*軟件係統
隨著社會(hui) 的進步，我國的社會(hui) 生產(chan) 力逐漸上升，而這離不開電力的支持。為(wei) 了維持社會(hui) 生產(chan) 和居民生活，變電站在運行中電網將形成大量的數據，管理中*需要實時處理這些數據信息。為(wei) 此變電站需要龐大管理中*軟件係統支持電網的運作，且該係統不但要滿足當下的電網要求，隨著社會(hui) 的不斷發展，係統還需對今後更為(wei) 龐大、複雜的電網數據進行計算、處理，這一工作具有一定的難度。在無人值守變電站網絡係統中，管理中*軟件係統的使用較為(wei) 廣泛。管理中*軟件係統在變電站中起到大腦的作用，它能通過信息傳(chuan) 輸係統實時獲取電網中所有電力設施的運行數據，並及時進行分析。管理中*軟件係統的強大之處在於(yu) 其運算、分析工作的高*性與(yu) 性，通過對數據的快速計算處理進行運行信息的準確判斷，確保所下達指令的正確。管理中*軟件係統為(wei) 變電站的運行保駕護航，實現實時監測、處理、傳(chuan) 送的功能，提高了變電站管理的效率，實現變電站的智能化。
3.4遠程監控係統
遠程監控係統實現了工作人員對變電站的遠距離監控，借助遠程監控係統變電站可進一步減少值班人員，在降低人力成本的同時，提高了監控效率，可以說遠程監控係統是無人值守變電站網絡係統的直接表現。遠程監控係統需要將監控、防盜、遠距離控製、自動報警和消防等係統結合在一起，從(cong) 而將監控的圖像遠距離傳(chuan) 輸至終端。為(wei) 了進一步提高變電站的安全性能，在做到監控的同時還需進一步加強報警、消防。當突發狀況發生時，若工作人員未能及時發現監控信息時，係統的自動報警消防功能將采取緊急措施，降低變電站損失。遠程監控係統通過功能可劃分為(wei) 前端的信號采集處理子係統、信號傳(chuan) 輸子係統以及遠程監控子係統。前端信號采集處理子係統由報警信息采集裝置、音頻信息采集裝置等構成。將這些裝置的設置於(yu) 變電站內(nei) 部，可實現對變電站監控信息的實時的檢測及報警等等。這些子係統的功能在於(yu) 實時采集電氣量，電氣量是指在電力係統中的各種參數，比如電壓值，電流值、頻率、阻抗等等。對運行設備的電氣量進行監測，當有異常數據時可對電網係統進行遙控，即閉鎖功能。遠程監控係統可支持PC端和手機端，PC端的監控通過監控中*PC機與(yu) 線路配置連接實現，手機通過底層接口獲取網絡通訊，借助業(ye) 務邏輯層登錄APP處理信息。
4 安科瑞Acrel-1000變電站綜合自動化係統
4.1方案綜述
Acrel-1000變電站綜合自動化監控係統在邏輯功能上由站控層、間隔層二層設備組成，並用分層、開放式網絡係統實現連接。站控層設備包括監控主機，提供站內(nei) 運行的人機聯係界麵，實現管理控製間隔層設備等功能，形成全站監控，並與(yu) 遠方監控、調度通信；間隔層由若幹個(ge) 二次子係統組成，在站控層及站控層網絡失效的情況下，仍能獨立完成間隔層設備的就地監控功能。
針對工程具體(ti) 情況，設計方案具有高可靠性，易於(yu) 擴充和友好的人機界麵，性能價(jia) 格比*，監控係統由站控層和間隔層兩(liang) 部分組成，采用分層分布式網絡結構，站控層網絡采用TCP/IP協議的以太網。站控層網絡采用單網雙機熱備配置。
4.2應用場所：
適用於(yu) 公共建築、工業(ye) 建築、居住建築等各行業(ye) 35kV以下電壓等級的用戶端配、用電係統運行監視和控製管理。
4.3係統結構
4.4係統功能
4.4.1實時監測
Acrel-1000變電站綜合自動化係統，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關(guan) 、地刀等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。
4.4.2報警處理
監控係統具有事故報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態異常信息、模擬量或溫度量越限等。
1）事故報警。事故狀態方式時，事故報警立即發出音響報警（報警音量任意調節），操作員工作站的顯示畫麵上用顏色改變並閃爍表示該設備變位，同時彈窗顯示紅色報警條文，報警分為(wei) 實時報警和曆史報警，曆史報警條文具備選擇查詢並打印的功能。
事故報警通過手動，每次確認一次報警。報警一旦確認，聲音、閃光即停止。
次事故報警發生階段，允許下一個(ge) 報警信號進入，即次報警不覆蓋上一次的報警內(nei) 容。報警處理具備在主計算機上予以定義(yi) 或退出的功能。
2）對每一測量值（包括計算量值），由用戶序列設置四種規定的運行限值（物理下限、告警下限、告警上限、物理上限），分別定義(yi) 作為(wei) 預告報警和事故報警。
3）開關(guan) 事故跳閘到次數或開關(guan) 拉閘到次數，推出報警信息，提示用戶檢修。
4）報警方式。
報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫麵閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限於(yu) 以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。
4.4.3調節與(yu) 控製
操作員對需要控製的電氣設備進行控製操作。監控係統具有操作監護功能，允許監護人員在操作員工作站上實施監護，避免誤操作。
操作控製分為(wei) 四級：
第控製，設備就地檢修控製。具有優(you) 先級的控製權。當操作人員將就地設備的遠方/就地切換開關(guan) 放在就地位置時，將閉鎖所有其他控製功能，隻進行現場操作。
級控製，間隔層後備控製。其與(yu) 第三級控製的切換在間隔層完成。
第三級控製，站控層控製。該級控製在操作員工作站上完成，具有遠方/站控層的切換。
第四級控製，遠方控製，優(you) 先級。
原則上間隔層控製和設備就地控製作為(wei) 後備操作或檢修操作手段。為(wei) 防止誤操作，在任何控製方式下都需采用分步操作，即選擇、返校、執行，並在站級層設置操作員、監護員口令及線路代碼，以確保操作的性和正確性。對任何操作方式，保證隻有在上一次操作步驟完成後，才進行下一步操作。同一時間隻允許一種控製方式。
納入控製的設備有：35kV及以下斷路器；35kV及以下隔離開關(guan) 及帶電動機構的接地開關(guan) ；站用電380V斷路器；主變壓器分接頭；繼電保護裝置的遠方複歸及遠方投退連接片。
3）定時控製。操作員對需要控製的電氣設備進行定時控製操作，設定啟動和關(guan) 閉時間，完成定時控製。
4）監控係統的控製輸出。控製輸出的接點為(wei) 無源接點，接點的容量對直流為(wei) 110V（220V）、5A，對交流為(wei) 220V、5A。
4.4.4用戶權限管理
係統設置了用戶權限管理功能，通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作係統可以定義(yi) 不同操作權限的權限組（如管理員、維護員、值班員組等），在每個(ge) 權限組裏添加用戶名和密碼，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的保障。
5 係統硬件配置
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | |
35kV變電站綜合自動化係統 | Acrel- 1000 |
| 可顯示變電站主接線圖，模擬配電網絡運行，實現無人值班模式；根據順序事件記錄、曆史曲線、故障錄波，協助運維人員實現快速故障分析、定位和排除問題，盡量縮短停電時間；實時采集各回路、設備的電流、電壓、功率、電能以及諧波、電壓波動等參數，對配電係統和用電設備進行用能分析和能效管理 | |
網關(guan) | ANet- 2E8S1 |
| 8路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA等協議的數據接入，ModbusTCP（主、從(cong) ）、104（主、從(cong) ）、建築能耗、SNMP、MQTT等協議上傳(chuan) ，支持斷點續傳(chuan) 、XML、JSON進行數據傳(chuan) 輸、支持標準8GBSD卡（32GB）、支持不同協議向多平台轉發數據；每個(ge) 設備的多個(ge) 報警設置。輸入電源：AC/DC220V，導軌式安裝。 | |
35kV/10kV/6kV 弧光保護 | ARB5-M |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(ge) 擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個(ge) 跳閘出口； | |
ARB5-E | 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個(ge) 擴展插件可以采集5路弧光信號： | |||
ARB5-S |
| 弧光探頭，可安裝於(yu) 中壓開關(guan) 櫃的母線室、斷路器室或電纜室，也可於(yu) 低壓櫃。弧光探頭的檢測範圍為(wei) 180°，半徑0.5m的扇形區域； | ||
35kV/10kV/6kV 進線櫃電能質量 在線監測 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chu) ，內(nei) 存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 節點測溫 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲(chu) 能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控製及顯示、遠方/就地、分合閘、儲(chu) 能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體(ti) 感應、櫃內(nei) 照明控製、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓櫃內(nei) 電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈衝(chong) 輸出、4～20mA輸出； | |
35kV/10kV/ 6kV傳(chuan) 感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 | APM830 |
| 三相（1、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，實時及需量，本月和上月值，電流、電壓不平衡度，66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄，2-63次諧波，2D1＋2D0，RS485/Modbus，LCD顯示； | |
變壓器繞組 溫度檢測 | ARTM-8 |
| 8路溫度巡檢，預埋PT100，RS485接口，2路繼電器輸出； | |
變壓器接頭測溫低壓進出線櫃接頭測溫 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(ge) 無線測溫傳(chuan) 感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大於(yu) 5A，測溫範圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳(chuan) 輸距離空曠150米； | ||
櫃內(nei) 環境溫濕度 | AHE100 |
| 無線溫濕度傳(chuan) 感器，溫度精度：±1℃，濕度精度：±3％RH，發射頻率：5min，傳(chuan) 輸距離：200m，電池壽命：≥3年（可更換） | |
ATC600 |
| 兩(liang) 種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳(chuan) ，ATC600-Z到ATC600-C的傳(chuan) 輸距離空曠1000m，ATC600-C可接收AHE傳(chuan) 輸的數據，1路485,2路報警出口。 | ||
應用場合 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 | 其他功能 |
35kV/10kV/ 6kV進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | 操作回路、 雙以太網口、 雙485口、 2路4-20mA變 送輸出、 故障錄波、 GPS對時、 全電量測量 直流量測量 |
35kV/10kV/ 6kV饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護； | ||
35kV主變 （2000kVA以上） | AM6-D2/ AM-3 | 兩(liang) 圈變/三圈變差動速斷保護、比例製動差動保護； | ||
AM6-TB | 變壓器後備保護測控、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、非電量保護、啟動通風保護、PT斷線告警、遙調升檔、遙調降檔、遙調急停； | |||
35kV/10kV/ 6kV廠用變 | AM6-S | 三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、零序過流、過負荷保護（告警/跳閘）、控故障告警、PT斷線告警、非電量保護； | ||
35kV電機 （2000kW以上） | AM6-MD | 差動速斷保護、比例差動保護、過流、過負荷、堵轉等電機綜合保護； | ||
10kV/6kV 異步電機 | AM6-M | 兩(liang) 段式過流/零序過流/負序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、低電壓保護、PT斷線告警、堵轉保護、啟動超時、熱過載保護、電壓不平衡； | ||
35kV/10kV/6kV PT監測 | AM6-UB | PT並列/解列、PT監測； | ||
10kV/6kV 電容器 | AM6-C | 兩(liang) 段式過流/零序過流保護、過負荷保護（告警/跳閘）、PT斷線告警、過電壓/欠電壓跳閘、不平衡電壓/電流保護； | ||
35kV/10kV/ 6kV母聯 | AM6-B | 兩(liang) 進線備投/母聯備投/自適應備投、聯切備投、三段式過流保護（帶方向、複合電壓閉鎖）、PT斷線告警、過負荷聯切/告警、檢同期、合環保護； |
6 結語
總而言之，變電站為(wei) 社會(hui) 生產(chan) 提供能源支持，其運行的穩定性至關(guan) 重要。無人值守變電站網絡監控係統打破傳(chuan) 統監控係統的限製，實現了對變電站的遠程監視、防盜、消防、遠程控製和報警等功能。該係統實現了無人值守，提高了監控效率降低了監控成本。
安科瑞侯文莉
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