電力監控系統在多協議糧食港區中的設計與應用

文章更新時間：2023-05-10　點擊量：704

摘要：針對各企業在配電系統建設過程中使用不同廠家、不同型號的電力儀器設備，導致通信協議不統一、升級改造、運行維護困難等問題。設計一個支持多協議的電力監控系統，可以訪問不同廠家的電力儀表和設備，具有數據監控、異常報警、數據分析處理、報表顯示等功能。該系統便于相關人員的操作和管理，實現了配電系統的智能監控。該系統已成功應用于外高橋某港區，節省了大量人力物力，保證了傳輸系統的可靠性。

關鍵字：多協議轉換；電力監控系統；數據采集

引言

電力系統是關系國家和民生的重要因素。由于電力系統的重要性，電力系統應盡可能保證穩定安全運行，在遇到系統事故時應盡可能準確快速地解決問題。因此，統一電力系統通信協議標準是未來電力系統發展的大趨勢。在電力資源監控方面，電力監控系統的可靠、準確、高效運行是實現這一目標的基礎和關鍵[1]。然而，在中國，大多數企業在構建電力監控系統時，使用的現有電力儀器和設備的制造商和型號都不一樣。

為了解決上述問題，本文設計了支持多協議的電力監控系統，實現了數據監控、異常報警、數據分析處理、報表顯示等功能。通過應用多協議轉換和數據整合處理，并成功應用于外高橋某港區。在應用過程中，涉及智能電表、保護裝置、溫控器、DC屏幕等儀器設備，包括施耐德。ABB、威勝等多個品牌，近10種不同型號，系統運行一年多，功能穩定，運行良好。

一關鍵技術研究

1數據整合處理

隨著電網規模的不斷擴大，電力數據越來越多，傳統的數據采集處理無法高效解決電力數據處理的問題。此外，目前的電力設備是從不同的國家和制造商那里收集的，型號也不同。因此，在收集數據和處理數據時，需要對數據進行二次處理[3]，這將使電力數據處理模塊變得困難。

本文研究了一種直接基于電力對象(變壓器、斷路器、母線、負載電路等)的電力數據整合方法。)，并制定了一套一次性電力對象的數據標準[4]。首先，建立電力元數據模型，以電力設備為基本單元，從元模型庫中調用相應的元模型，對采集的不同信息源進行統一變化、分類和聚合，實現對電力對象信息(實時和非實時數據)的加工和轉換[5]，成為電力對象的綜合信息節點。然后，根據對象之間的關系進行處理，作為對象信息樹進行處理，并根據需要進行訪問。

2數據協議轉換

目前，由于不同的制造商設計了不同類型的電力設備，它們之間的通信協議是不同的，電力數據的格式和含義也是不同的。隨著電力數據規模的不斷擴大，電力產品的不斷更新和更換，給電力公司的管理和維護帶來了極大的不便。因此，電力系統需要轉換電力數據協議來解決這些不統一的設備問題。通過對不同協議進行分類，然后根據通信包中數據格式的重新定義和分析，將不同設備的協議數據轉換為具有規定的統一格式的協議，并根據可擴展的方式進行傳輸。

二系統設計與實現

1系統架構

該系統的整體架構設計采用三層架構:站控層、通信層和間隔層。間隔層采集各種智能儀表和設備運行中的實時數據，通過以太網通過通信層的串口服務器、交換機等設備傳輸到站控層的服務器和監控終端[6]。系統的整體架構設計圖如圖1所示。在整個系統架構中，站控層主要負責服務器、監控終端和打印機設備等一些硬件設備。通信層主要負責系統中的整體通信服務，包括交換機和一些串口服務器。間隔層主要負責管理儀表中的智能。

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圖1電力監控系統圖

2協議轉換與數據融合

多協議電力系統平臺數據采集處理的難點在于多種采集設備和設備協議的分析轉換和異構數據的統一整合。該系統采用可擴展的協議庫方式解決這個問題，為每個不同協議的設備編制一套協議分析方法，并以DLL文件的形式存儲在協議庫中。使用時，選擇調用相應設備的協議分析DLL，可以方便地添加和維護。協議分析后的數據根據建立的元數據模型加工成結構規范、含義明確的數據供系統使用。圖2是協議數據轉換的整合圖。

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圖2協議數據轉換整合

3系統功能

多協議電力監控系統可以集中監控、管理和控制重要設備的運行狀態和能耗過程。系統的整體框架包括七個部分:實時監控、統計分析、異常報警、系統管理、實時采集、設備傳感網和能源信息。系統功能的整體框架圖如圖3所示。

圖3系統功能框架圖

在多協議電力監測系統中，實時監測模塊主要是實時監測電力設備的電參量(電壓、電流、功率、／無功功率，功率因素等。)和運行開關狀態等數據。每個電路的實時電參數以配電一次接線圖的形式直觀顯示(電流)／電壓)；當天24小時內的電壓、電流、功率／無功功率曲線圖；實時監控各線路合、分閘狀態、設備開關運行狀態。此外，還會及時記錄和保存實時監控的數據，供報表模塊和未來查詢數據使用。多協議電力監控系統中的報表統計模塊是匯總、統計、分析企業能源監控數據，實現企業電力監控數據的匯總和統計，根據需要生成統計報表，提供報表打印和文件導出功能。文件包括．xls、．xlsx和．txt等格式。此外，還需要分析電參數的統計數據:提供電路的單個電參數、多參數的查詢、統計和對比分析(相同／環比)。同時，還需要對異常數據事件進行其他異常數據分析，需要及時保存和備份異常數據事件，可以隨時查詢、復習和打印異常數據事件。不正常的數據也需要對不同的時間段進行總結和分析，以防發生類似的事件。

三安科瑞電力監控解決方案

1概述

對于用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級)，綜合自動監控系統由微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接觸無線測溫產品、電能質量在線監控裝置、配電室環境監控裝置、弧形保護裝置等設備組成，實現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶變電站、開關站、變電站和配電室。

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣有限公司根據電力系統自動化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發的分層分布式變電站監控管理系統。該系統是一種開放式、網絡化、單元化、組態化的系統，應用電力自動化技術、計算機技術、網絡技術和信息傳輸技術，集保護、監控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓水平的城市網絡、農業網絡變電站和用戶變電站，可以實現對變電站的quan方wei控制和管理，滿足變電站的需求。

2應用場所

適用于35kV及以下用戶端供配電自動化系統的工程設計、施工和運行維護，如軌道交通、工業、建筑、學校、商業綜合體等。

3系統架構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層:站控管理層、網絡通信層和現場設備層。組網方式可以是標準網絡結構、光纖星網絡結構、光纖環網網絡結構，組網方式可以根據用戶用電規模、用電設備分布、占地面積等信息綜合考慮。

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