（CS21 上海纳杰电气成套有限公司）

1.概述

本方案针对配电站内10kV变配到400V系统开关设备智能配电解决思路，以普通通用型配电站为例：10kV高压开关柜（12台）、变压器10kV/0.4kV（2台温控仪）、400V低压开关柜（16个低压配电系统、50多块智能仪表，以及一些开关状态采集与监控，适于远程电参量实时监测与电能计量）。

监控室设置在值班室，对整个系统进行监控与数据采集、存储以及数据记录、报警等。

2.系统设计原则

本电力监控系统是一套完整的配电室智能化电力监控系统，它完成对配电室内主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制、保护，以及与上级系统信息等综合性的自动化功能。其保护、测量、监视、控制功能通过高、低压智能型保护测控装置和专业型智能型测控装置来实现。根据可靠性和高效率配电管理的要求，综合智能配电系统的设计遵循下列原则：

1）系统的实用性

综合智能配电系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况，不能追求华而不实，非重要的出线回路中一些不必要的电参数如果进行测量则必须配备具备该功能的电力仪表，这样势必造成投资过大，远超出实际需要。因此，在能够充分实现用户所需功能的情况下，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。同时，系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。特别是操作性，使具备计算机初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。

2）系统的安全性

配电网络的系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽可能会造成巨大的安全隐患，这就要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合我国或国际有关的安全标准，并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充分保证使用者环境的安全性。

3）系统的实时性

电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超载、不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害，然而这些因素的产生并不是预期的，所以对系统的实时性要求非常关键，系统不仅能够实现实时性监测，还应对一些必要的事件具有记录存储的功能。

4）系统的稳定性

由于综合智能配电系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求系统要有数年以上的市场成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。

5）系统的可扩展性

系统的设计并不是一成不变的，如以后可根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这就要求系统的设计应预留多路与其他系统的通信接口，当追加变配电子站系统及与上级调度系统，如楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统（MIS）、消防控制系统（FCS）等运行，可实现系统扩展。

6）系统的易维护性

综合智能配电系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统的可靠性，并实施了相应的认证。在做到系统故障率最低的同时，也应考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。

3.系统设计概述

在系统的设计中，均遵循了国际标准、国家标准和规范中的制造和试验要求。

1）系统结构

系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通信层和现场设备层，如图1所示。

① 现场设备层：现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表和保护装置等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。现场设备层不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。这些设备均可为本公司的各系列带通信网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块和电动机保护器等。

② 通信控制层：通信控制层主要是由通信服务器、接口转换器件及总线网络等组成。该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPA-BUS、SM-BUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通信、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。通信服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电压/电流等电参量、输入开关量状态、修改仪表内部参数或各种控制继电器断开/闭合的操作命令等；微机保护装置主要是为保证上位机的正常工作，避免网络中不稳定信号对其造成的干扰或破坏；接口转换器件则是由于现场仪表或其他系列的装置与上位机的通信接口存在差异，需要进行转换后方可进行数据交换。

③ 管理测控层：管理测控层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。该层也是系统的最上层部分，主要是由电力监控系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，经过自动计算处理后，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，用户只需查找打印即可，极大地方便了操作，并提高了工作效率。

2）通信设备及线缆

现场仪表均采用低烟无卤型屏蔽双绞线连接，配电站至值班室线缆根据实际采用双绞线直拉或光纤方式。

3）站控设备

监控室主要完成远程数据采集、处理与显示，并完成向上级调度的转发。该站控设备的配备综合考虑到用户实际需求，配置有监控主机、显示器、小型网络机柜及串口通信服务器和监控软件，考虑到通信可靠性及防雷等因素，还配置了串口隔离设备。

图1 系统结构

4）主要参数

系统以智能电力监控装置、微机继电保护装置、计算机网络、能量管理应用组态软件为基础，满足我国电力行业规范及相关行业标准，采用了完全分层分布式结构，是一种智能化、网络化、单元化、全开放的能量管理系统。系统根据低压能量管理的特点，完成对变配电系统的数据采集、运行监视、事故预警、事故记录和分析、自动控制、继电保护等功能，同时把能耗预警、电源质量管理系统融为一体，极大地提高了用电的可靠性、安全性、管理水平，是一个面向用户的、真正的能量管理系统。其主要特点如下（主要性能依赖于现场设备选择）：

a）实时数据采集功能及处理功能：系统能够对现场所有的模拟量、脉冲量及开关量、测量量、外部输入信号等进行实时和定时数据采集，定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘中，生成历史数据库。系统能够对遥测量进行值越限检查及告警，并进行最大值、最大值时间、最小值、最小值时间、平均值、供电合格率等的统计、记录，以及开关分合闸次数统计、遥信变位启动事故追忆记录等。

b）数据远传及控制功能：系统对于每次遥控操作，均对操作员、操作时间、监视员、操作类型进行记录，并生成遥控操作记录表，将此记录存盘以备查询；通过主站微机对控制对象进行分合操作，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。

c）屏幕显示功能：系统动态刷新显示主接线图，对各开关运行状态、在线运行参数、网络通信状态、曲线趋势等，对实时及历史时间、复费率统计和需求量统计等功能，采用模拟图的方式实时显示。运行状态监视图分为主接线图（主画面、分画面）、负载曲线图、波形分析图以及为用户推出的其他需要显示的运行状态画面；主要运行参数均可采用柱形图、饼形图等多种图形显示。(www.daowen.com)

d）报表记录及打印功能：系统可以定时、随机、召唤打印如下内容，各类故障及事故报警信息打印、事件顺序记录打印、报表及曲线打印、运行日志打印、运行参数打印、事故追忆打印、画面复制打印等。

e）报警功能：当出现开关事故变位、遥测越限、保护动作、开关跳闸或其他报警信号时，系统能发出音响提示，并在屏幕上显示报警内容或推出特定的报警画面。报警设备能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。

f）用户管理功能：系统提供完善的用户权限及口令控制，对重要的操作（如遥控、遥测以及整定值下发等）设置双重验证。

g）历史数据管理功能：周期性存储运行数据，保存操作记录、设备运行状态、保护动作记录、事故记录等信息，形成完备的历史数据库。

h）通信管理功能：系统具备广泛、开放的数据通信接口，支持IEC60870-5系列、CDT、SPABUS、LONWORK、CANBUS、PROFIBUS、DNP、MODBUS-RTU、TCP/IP等多种通信协议，模块化的设计结构，提供通信的数据开发接口，便于现场接入其他智能控制装置。

i）自诊断功能：系统定期进行自检，对外设、监控节点状态、软件进行检验，发生异常时自行修复；系统提供远程维护接口，可实施远程升级、下载程序、远程诊断等功能。

j）技术指标如下：

① 重要遥测更新周期：＜2s

② 一般遥测更新周期：＜3s

③ 事故时遥信变位传送时间：≤1s

④ 事故推画面时间：＜2s

⑤ 遥信变位：＜1s

⑥ 遥控过程完成：＜3s

⑦ 模拟量测量综合误差：＜0.5％

⑧ 电网频率测量误差：＜0.01Hz

⑨ 调用画面响应时间：1～3s

⑩ 单元控制装置接受命令到开始执行时间：≤1s

（11） 网络速率：10M或100M

（12） 事件记录正确率：≥99.9％

（13） 遥信正确率：100％

（14） 遥控正确率：100％

（15） 遥调正确率：100％

（16） 遥测正确率：≥99.9％

（17） 海拔：≤4000m

（18） 工作环境温度范围：-20～+65℃

（19） 贮藏环境温度范围：-40～+85℃

（20） 相对湿度：≤95％（25℃）

（21） 在实时数据库容量支持到10000点基本保持以下系统指标：

系统使用寿命：≥10年

系统平均无故障时间（MTBF）：≥30000h

CPU负载：正常情况下负载率≤15％（任意5min内平均）；

事故情况下负载率≤35％（任意1min内平均）

系统调试验收后，对现场安排的管理人员进行培训，可实时完成用户提出的要求并进行修改。