摘要：

本文介紹了電力監控系統的設計，包含常見的應用場景，網絡架構，及可接入的各種監控設備。

概述

隨著管理人員的學歷提高、計算機技術的進步、電力二次設備的降價，電力監控系統的價格也由原來的高不可及變成標配產品。越來越多的新建項目的供配電工程對電力監控系統做了相應的投資，一些投運已久的項目也做了相應的電力監控系統的智能化改造。

隨著電力監控系統的普及，其由原來的只監控10kV以上的設備逐步涵蓋到變壓器、低壓回路、直流屏、發電機等傳統設備，并延伸至變電所內環境、門禁、視頻、機器人巡檢等領域，網絡架構也由本地監控擴展到物聯網范疇。

電力監控系統技術的進步、監控范圍的擴大、傳輸的方式增多，功能由傳統的四遙功能擴展到安防監控、消防報警、機器人巡檢等實用性功能，極大的增強了供配電運行的安全性，降低了管理人員的勞動強度，做到了有據可查、報警及時。

下面從幾個方面詳細介紹電力監控系統的主要功能。

單變電所電力監控系統的設計

1.接入設備介紹

單變電所的通常是指只有1個變電所，包含了10kV配電柜、直流屏、變壓器、低壓出線柜、發電機等。接入的設備如下表所示。

2.電力監控系統的設計清單典型的配置清單如下表所示。

3.電力監控系統的設計典型網絡結構典型的網路結構圖如下圖所示（此方案采用的是雙機備份，也可以采用1臺工作站）。

4.某專業醫院電力監控系統的設計

設計圖紙如下圖所示。

說明:

（1）電力自動化監控系統遵循少人值班的原則,具有登陸操作、鎖機操作、運行/編輯切換操作、打開文件列表操作、查詢等多種功能,同時能夠與其他系統如BAS、DCS等系統進行通信。系統采用了電力監控服務器和工程師工作站模式。

（2）監控系統采用分層分布式結構。現場設備與通訊管理機之間的通信采用屏蔽雙絞線,通訊管理機放置于每個變電站配電室內,通訊管理機與以太網交換機之間采用以太網通信。

（3）本系統須由專業公司深化設計后具體實施,深化圖紙平面圖須與原有管線綜合考慮布置,系統圖須與變配電專業廠家統籌考慮,以便柜體內設備元器件的合理布置。

5.某房地產小區電力監控系統的設計

設計圖紙如下圖所示。

某房地產小區電力監控系統的設計說明

本工程專用中心配電室內各進、出線回路采用微機保護測控裝置,實現各回路保護及電氣量采集。變配電房內各低壓進出線回路采用電力網絡儀表以采集各回路電壓、電流、電度量等數據。本工程監控范圍包括變配電房所有智能設備,在監控值班室內設置后臺監控系統,后臺監控系統采用配電綜合自動化系統軟件,包括前置通訊管理機和后臺監控機,各配電室內智能設備均通過RS-485通訊方式與前置通訊管理機通訊。

后臺監控系統功能說明:

（1）數據采集:系統實時采集間隔層上傳的模擬量(如電壓、電流、功率、頻率、溫度等)、遙信(如開關位置、刀閘位置、手車位置等)、電度計量、保護信號及綜合自動化等信息。發送各種數據信息及控制命令。

（2）數據處理:系統采集數據后,立即進行數據處理。包括模擬量數據處理(YC)、開關量處理(YX)。

（3）計算功能:在計算機監控系統中除大量的實際遙測數據點外,還同樣有強大的計算功能,包括:限值計算、平衡率計算、累加計算、功率因素計算、統計計算等。

（4）遙控操作:實時對進線以及各出線的斷路器遙控分、合閘操作。

（5）圖形界面:提供強大的設備圖形編輯軟件、畫面編輯軟件、畫面管理軟件,提供多種數值顯示手段,如:數值顯示盤表顯示、棒圖顯示、曲線顯示,并可根據數值狀態和系統狀態由用戶根據需要和習慣自行定義。

（6）報表子系統:提供強大的報表功能,采用Excel風格的電子表格方式組織、顯示報表,支持時、日、月、年統計及特殊統計等各種表格,報表統計的數據可以按照用戶要求選擇,包括電流、電壓、電度、運行時間、開關跳閘次數等,并支持用戶自主編輯報表顯示界面。

（7）告警子系統:進線以及各出線發生遙測數值越限報警,開關變位報警,事故報警,工況報警,系統能自動產生一系列報警信息,報警方式支持圖形報警,文字報警,語音報警,打印報警等多種報警方式。

（8）安全子系統:系統提供統一的用戶權限管理工具,根據需要賦予用戶特定權限,根據權限做相應的操作.可設立操作員密碼,系統管理員密碼等多重密碼,權責分明,避免了誤操作。

（9）變配電監控系統接入能源管理系統,能通過通訊管理單元把各種數據信號上傳到能源管理系統。

6.某初中教學樓電力監控系統的設計

設計圖紙如下圖所示。

某初中教學樓電力監控系統的設計說明:

（1）RS485總線必須采用總線的連接方式,最長距離不超過1200米。

（2）RS485上的通訊規約可以采用采用Modbus協議,也可以采用其他的開放協議做接口計算機與QDLPort采用以太網聯接。

（3）QDL9000系統采用三層設計結構,分為主站層、通訊層和設備層。

（4）QDL9000系統監控軟件提供數據采集狀態監視、故障報警、事件記錄、諧波分析、數據查詢及報表打印等功能,支持單機版、雙機版和復雜的多機系統;

（5）QDLPort系列通訊管理機支持最大32路下行通訊串口,并配置工業級光電隔離轉換器;上行支持兩路以太網;提供配置管理軟件,支持MODBUS、CDT、101、103、104等三十多種數據規約。

（6）QDLPort通常一路通訊串口連接1至16臺低層裝置,一臺16端口的通訊管理機最高可管理256臺設備

（7）因二次設備廠家通信協議及設計通信接口的差異，同一485總線上接同一廠家同類型設備。

多變電所電力監控系統的設計

1.接入設備介紹

多變電所的通常是指擁有多個變電所，包含了10kV配電柜、直流屏、變壓器、低壓出線柜、發電機等。接入的設備如下表所示。

2.電力監控系統的設計清單

電力監控系統需要在每個變電所設置一套QDLIB數據采集箱，數據采集箱包含了QDLPort通信機、光纖收發器及各種配套的電器元件，典型的配置清單如下表所示。

3.電力監控系統的設計典型網絡結構

電力監控系統的設計包含多個變電所時，網絡采用光纖網絡，可組成星型或環裝網絡，監控主機采用2臺互為備份，確保數據的可靠性。典型的網路結構圖如下圖所示。

4.某高速公路電力監控系統的設計

（1）整體電力監控系統的設計圖紙如下圖所示。

某高速公路電力監控系統的設計說明：

①本系統分為監控管理層、通信層和現場終端層。現場終端層通過各測控裝置實現數據的采集處理，通信層實現數據的遠程上傳，監控管理層負責對數據進行存儲、分析并實現人機界面的各種管理工作。

②各現場變電所或箱變內交換機與PLC系統共用。

（2）單一的變電所電力監控系統的設計圖紙如下圖所示。

設計說明：

測量功能

三相電流,三相電壓

有功功率，無功功率，視在功率

功率因數,頻率

有功電度計量(帶方向)，無功電度計量(帶方向)

2路DI/開關量輸入

功率因數補償功能

12路電容器投切控制,循環投切

動態跟蹤負荷變化

過壓、欠壓、相序錯及缺相報警

故障自動閉鎖投切

保護功能

三相(或二相)式三段定時限過電流(速斷,限時速斷,過電流),(帶后加速,低壓閉鎖,方向保護)

三段式電流保護

三相一、二次重合閘,重合閘加速段,重合閘檢同期、檢無壓,自動捕捉同期合閘

低頻減載(低壓閉鎖,欠流閉鎖,滑差閉鎖)

小電流接地選線,母線絕緣監測

過負荷告警

PT、CT斷線告警

故障錄波

輸出事故總信號,斷路器跳合位

5.某醫院電力監控系統的設計

整體電力監控系統的設計圖紙如下圖所示。

某醫院電力監控系統的設計說明:

（1）QDL9000電力自動化監控系統遵循少人值班的原則,具有登陸操作、鎖機操作、運行/編輯切換操作、打開文件列表操作、查詢等多種功能,同時能夠與其他系統如BAS、DCS等系統進行通信。系統采用了電力監控服務器和工程師工作站模式。

（2）QDL9000監控系統采用分層分布式結構。現場設備與通訊管理機之間的通信采用屏蔽雙絞線,通訊管理機放置于每個變電站配電室內,通訊管理機與以太網交換機之間采用以太網通信.

（3）本系統須由中標專業公司深化設計后具體實施,深化圖紙平面圖須與原有管線綜合考慮布置,系統圖須與變配電中標專業廠家統籌考慮,以便柜體內設備元器件的合理布置。

6.某高校電力監控系統的設計

某高校電力監控系統的設計說明:

（1）10kV高壓系統與0.4kV低壓系統分別設置微機工作站,對各系統進行管理。

（2）10kV高壓微機保護裝置采用以太網組網;與10kV系統相關的其他智能裝置一般為RS485接口,經通訊管理機接入10kV工作站。

（3）校區內0.4kV低壓配電系統經過通訊網關采用以太網接入低壓工作站。

（4）10kV及0.4kV微機后臺系統預留遠動接口,可接入上級調度管理系統。

（5）高、低壓微機后臺系統作為獨立子系統安裝在能源中心二樓電力集控室。

7.某政務辦公大樓電力監控系統的設計

（1）整體電力監控系統的設計圖紙如下圖所示。

（2）單一的變電所電力監控系統的設計圖紙如下圖所示。

1#變電所網絡拓撲圖

2#、3#變電所網絡拓撲圖

4#變電所網絡拓撲圖

5#及10kV變電所網絡拓撲圖

某政務辦公大樓電力監控系統的設計說明：

（1）本工程在1層變配電所值班室設置1套電能管理系統EMS。

系統采用開放的通訊協議,通過現場總線與高低壓配電系統、變壓器溫控裝置、發電機的智能接口、ATSE及EPS等相連,

實現數據通訊功能。同時監控系統提供標準的RS485接口向上連接到BMS系統。

（2）系統結構

監控系統分為:現場級控制層、站級控制層。

現場級控制層在完成保護任務的基礎上,將采集和處理后的數字信息經通訊網絡傳輸到站級控制層。

站級控制層綜合現場級提供的所有信息,實現對所有一次設備的監控、測量、記錄和報警功能。

（3）監控系統的功能

數據采集功能

系統由數據采集裝置采集現場有關數據,包括模擬量,脈沖量及開關量,測量量,外部輸入訊號等數據傳至監控系統作實時處理,實時更新數據庫及顯示畫面,并在屏幕上采用模擬圖方式實時顯示現場設備運行狀況,顯示實時和歷史事件,并采用打印或報表等方式輸出。為系統實現其他功能提供必需的運行信息。具體如下:

①監控系統能完成對低壓配電系統模擬量運行狀態的監視,有效反映各模擬量(電流,電壓,有功,無功電量等)。

進線側三相電流;

進線側三相電壓;

系統有功功率、無功功率和視在功率;

系統有功電度和無功電度;

系統頻率;

系統功率因數等;

②監控系統能對低壓配電系統內所有狀態量進行有效,安全,可靠,直觀的監視。

開關位置信號;

斷路器位置信號。

遠傳控制功能

通過現場總線的形式向主站發送信息,并接受主站的控制。

遠動終端向上級發送遙測量包括電流,電壓,有功電能,無功電能,功率因數。

遙信量包括開關或斷路器位置信號和故障信號。遙控量包括斷路器或開關的分合分接頭的調節。

通過主站微機的鍵盤,鼠標器對控制對象進行分合操作。

控制對象包括開關和斷路器隔離開關的分合(跳合)操作,設備運行檢修。

屏幕顯示功能

監控系統能在主控機顯示與實際相對應的一次主接線模擬圖,顯示各控制對象的運行狀態并實時動態更新。

可形成實時的和歷史的模擬量連續變化的趨勢圖,如功率負荷曲線,電壓波動曲線。

系統主接線圖,運行工況圖,;

斷路器,隔離開關狀態;

實時量參數表顯示;

負荷曲線圖;

報警信息一覽表;

電壓曲線圖;

電流曲線圖;

監控系統配置圖;

歷史數據,趨勢曲線;

報文顯示,事件顯示,值班記錄;

控制系統的配置及設定值顯示;

信息處理功能

監控系統能顯示和記錄低壓配電系統中所有動作事件。

事件包括:所有報警信號;開關的操作;系統通訊狀況;設備運行狀況;斷路器動作和狀態等。

①報表記錄打印功能

系統可接收儀表所提供的帶時標的數據,存儲數據,并可按標準格式打印各種報表,歷史數據庫內容,各種曲線,各種其他事項。

②報警功能

按系統實際需要,可任何時間在顯示屏上通過彈出報警窗口方式顯示最新的報警信號和提示,及時反映事故報警,并產生報警聲音。

所有報警信息均存儲在事件記錄中,作為對該報警之事后分析依據。

電力監控系統主要功能

1.實時監視

慶德隆QDL9000電力監控系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態。系統實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。

一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數，斷路器、地刀、隔離開關等合分位狀態，彈簧儲能狀態、手車位置狀態。

2.報警及事件

實時報警

實時報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會在系統運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界限時，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過設置開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

3.數據分析

報表功能

慶德隆QDL9000電力監控系統自帶數據庫，對采集到的電力參數進行存儲和管理。

電力參數分為實時顯示參數和歷史參數。所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、指定時間或選擇查詢近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設備指定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息包括三相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、四象限電能等。電參量報表支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。

報表功能如下圖所示。

曲線功能

慶德隆QDL9000電力監控系統對支持電參量曲線功能，曲線分為實時曲線及歷史曲線，支持同一界面顯示多條曲線并以不同顏色進行區分。曲線記錄最大值、最小值及平均值，以及極值發生的時間。

曲線功能如下圖所示。

4.遠程控制

慶德隆QDL9000電力監控系統支持遠程控制功能，在監控主機上通過管理員權限對變電所內的開關進行遠程分合閘操作。

遙控功能界面如下圖所示。

輸入驗證碼，點擊確認即可實現遙控功能。

5.用戶管理

慶德隆QDL9000電力監控系統有完善的用戶管理功能，避免越權操作。

每一級權限對應相應的控制權限，最多可設置多級不同權限，并記錄權限用戶的操作。

管理員具有最高的權限，并可以對其他用戶或者計算機的權限進行設置；

用戶或者計算機被設置了權限之后只能在權限規定的范圍內操作或者瀏覽，權限范圍以外的功能都將被禁止；

所有用戶的操作都將被系統日志記錄下來，包括操作時間、操作類型、操作對象、操作結果等等信息。

用戶管理界面如下圖所示。

結束語

隨著社會經濟的發展，用電需求劇增，供配電安全至關重要，供配電智能化管理的需求日益增大。

本文介紹的QDL9000電力監控系統的主要功能，系統可以實現對配電室供配電回路用電的實時監控。通過智能儀表、QDLPort通信機、計算機等組成電力監控系統不僅能顯示回路用電狀況，還具有實時告警、故障分析、事件追憶等實用功能。在日常運維過程中，為解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的經濟效益及安全保障。

審核編輯：湯梓紅