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淺談數(shù)字電視大樓電力保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時(shí)間:2023-05-29 點(diǎn)擊次數(shù): 474次

劉細(xì)鳳

   江蘇安科瑞電器制造有限公司   江蘇江陰   214405

 

 


   摘要:介紹天津電視臺(tái)數(shù)字電視大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的選擇與建立,組網(wǎng)方式,系統(tǒng)的使用與報(bào)文的顯示等,通過該系統(tǒng)對大廈所有變配電回路、UPS 線路等關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)控和管理。

   關(guān)鍵詞:電力監(jiān)控;數(shù)字電視;變配電;

1.總述

   天津電視臺(tái)數(shù)字電視大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)采用深圳中電電力技術(shù)股份有限公司設(shè)備,產(chǎn)品亦應(yīng)用于央視新址的建設(shè)。

   數(shù)字電視大廈變電站共分為三個(gè)設(shè)備現(xiàn)場,其中 區(qū) 10/0.4Kv 變壓器 臺(tái),區(qū) 10/0.4Kv 變壓器 10 臺(tái), 區(qū) 10/0.4Kv 變壓器 臺(tái),現(xiàn)場分路共 500 余條,分布于樓內(nèi),負(fù)責(zé)樓內(nèi)的工藝、照明、動(dòng)力用電的電力輸送。由于電視臺(tái)工藝用電的特殊性,所以對這些分路用電的監(jiān)控,尤其是工藝用電就尤為重要!

   現(xiàn)場設(shè)備的復(fù)雜也加大了電力監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度,現(xiàn)場設(shè)備有 ABB、施耐德、久安、雙源等公司設(shè)備, 各設(shè)備之間的兼容性也存在差異,因此對電力監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性也提出了更高的要求。此外,對于變電站值班員,面對如此大量的設(shè)備分路,亦要求電力監(jiān)控系統(tǒng)有較高的實(shí)時(shí)性、有效性和準(zhǔn)確性,以防止誤判誤操作的發(fā)生,造成對播出系統(tǒng)供電構(gòu)成安全隱患。

   現(xiàn)場設(shè)備計(jì)量儀表也根據(jù)終端用戶的不同而不盡相同,對于重要的工藝用電,采用 Powerlogic800,簡稱 PM800系列,而一般動(dòng)力、照明用戶采用 Powerlogic750,簡稱 PM750 系列。對于工藝用電變壓器受總柜采用 ION7650 系列儀表。對于高壓柜保護(hù)設(shè)備采用 REF542plus,這些儀表及保護(hù)設(shè)備根據(jù)要求必須由主、備兩條線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,以保證在主通信設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下,能夠迅速切換至備用通信設(shè)備,以保證供電安全。因此, 大量的通信數(shù)據(jù)處理能力以及通信設(shè)備故障迅速切換能力,也是衡量電力監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。

   對于將來電視臺(tái)的技術(shù)改造等需要對電力設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容的情況也已考慮在內(nèi),電力設(shè)備擴(kuò)充,相關(guān)通信設(shè)備也必須增加,因此,通信設(shè)備的可擴(kuò)充性也需考慮在內(nèi)。

2.電力監(jiān)控設(shè)備的選擇

   通信設(shè)備采用深圳中電 PMC-1380 智能通信管理機(jī),該管理機(jī)具有多個(gè)透明傳輸串口,帶防雷和防靜電保護(hù)功能,RS485 方式信號帶隔離;具有豐富的規(guī)約庫,能直接與現(xiàn)場裝置進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)讀取,具有當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)功能;可通過多種通訊方式與監(jiān)控后臺(tái)或調(diào)度通信,實(shí)現(xiàn)向多個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)、多個(gè)后臺(tái)系統(tǒng)同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù); 具有雙以太網(wǎng)口,10/100Mbps 速率可以組成雙機(jī)雙網(wǎng)熱冗余通信系統(tǒng),大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性;具有較容易的采集擴(kuò)容能力,能夠隨時(shí)增加通信儀表設(shè)備。

   交換機(jī)采用 KIEN3016 型工業(yè)交換機(jī),以太網(wǎng)端口速率 100M,可以滿足 PMC-1380 智能通信管理機(jī)以太網(wǎng)端口的要求,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)路由器采用主備雙機(jī)熱冗余通信系統(tǒng),以保證在主機(jī)故障的情況下能夠迅速切換至備機(jī)以保證通信的順暢,同時(shí)足夠的帶寬容量也避免了在極限情況下,由于多事件的同時(shí)突發(fā),數(shù)據(jù)包大量突增可能造成的網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重?fù)砣?。?yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)使數(shù)據(jù)包被丟棄,前臺(tái)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生漏報(bào)。

   前臺(tái)計(jì)算機(jī)需要以服務(wù)器為基礎(chǔ),需具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)庫處理能力,以同時(shí)將數(shù)據(jù)、報(bào)文顯示并寫入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng) MTBF30000 小時(shí),可靠率≥99.99%,滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。

3.電力監(jiān)控規(guī)約的選擇

   現(xiàn)場設(shè)備儀表均采用施耐德公司系列儀表,均具備 RS-485 網(wǎng)絡(luò)通訊接口,均支持 Modbus 規(guī)約,因此, 選擇以 Modbus 規(guī)約為基礎(chǔ)的 RS-485 通信。Modbus 是由 Modicon(現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌)在 1979年發(fā)明的,是真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。

           Modbus 協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式:設(shè)備(或廣播)地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由 Modbus 協(xié)議構(gòu)成,包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和錯(cuò)誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生錯(cuò)誤,或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令,從設(shè)備將建立錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附

   加信息以及要告之從設(shè)備的信息:從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯(cuò)誤檢測域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。從設(shè)備產(chǎn)生正常的回應(yīng),在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù):寄存器值或狀態(tài)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生,功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯(cuò)誤的,同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤信息的代碼。錯(cuò)誤檢測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。

Modbus 具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1.標(biāo)準(zhǔn)、開放,用戶可以免費(fèi)、放心地使用 Modbus 協(xié)議,不需要交納許可證費(fèi),也不會(huì)侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前,支持 Modbus 的廠家超過 400 家,支持 Modbus 的產(chǎn)品超過 600 種。

2.Modbus 可以支持多種電氣接口,如 RS-232、RS-485 等,還可以在各種介質(zhì)上傳送,如雙絞線、光纖、無線等。

3.Modbus 的幀格式簡單、緊湊,通俗易懂。用戶使用容易,廠商開發(fā)簡單。因此,現(xiàn)場通信規(guī)約采用 Modbus 規(guī)約。

4.現(xiàn)場通信系統(tǒng)的建立

   現(xiàn)場 PM800/750 系列儀表由 RS-485 總線與 PMC-1380 通信管理機(jī)進(jìn)行通信。PMC-1380 通信管理機(jī)共 16 RS-485 串口,每個(gè)串口最多可接入 32 臺(tái)終端設(shè)備,為了保證設(shè)備通信的正??焖龠\(yùn)行,每串口最多接入16 臺(tái)終端設(shè)備。PMC-1380 通信管理機(jī)的以太網(wǎng)接口共有主備兩個(gè),各占有一個(gè) IP 地址,分別接入主備交換機(jī)。

 

 

   各區(qū)通信子站配備一臺(tái)監(jiān)控子站,一并接入主備交換機(jī),以備在本站調(diào)度通信。

   由于 ION7650 儀表配備了以太網(wǎng)口,具備通過 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行與監(jiān)控系統(tǒng)通信,因此 ION7650 儀表直接接入交換機(jī)與主服務(wù)器進(jìn)行通信。

 

圖(2) 通信管理機(jī)、ION7650、監(jiān)控子站與交換機(jī)通信

   主控層由綜合通信系統(tǒng),工作站系統(tǒng)組成。各站的主備交換機(jī)的輸出線路分別接入主備總交換機(jī),由主備總交換機(jī)送出的數(shù)據(jù)包并發(fā)給各工作站,各工作站主備網(wǎng)卡同時(shí)解析更新監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),提供給值班員進(jìn)行判別和記錄,同時(shí)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫,以備調(diào)用。

5.監(jiān)控及系統(tǒng)報(bào)警定值的設(shè)置

   根據(jù)各線路電壓、斷路器開關(guān)量、斷路器電流過載保護(hù)設(shè)置,對系統(tǒng)內(nèi)報(bào)警數(shù)值進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整,以產(chǎn)生正確的報(bào)警報(bào)文,其中括號內(nèi)為越限值。

   同時(shí),設(shè)定的查詢次數(shù),根據(jù) Modbus 規(guī)約的規(guī)定,當(dāng)通信設(shè)備離線或者故障發(fā)生的時(shí)候,可根據(jù)設(shè)定的查詢次數(shù),產(chǎn)生設(shè)備通信超時(shí),發(fā)出報(bào)警。

   通過監(jiān)控系統(tǒng)及報(bào)文系統(tǒng),值班員可根據(jù)實(shí)時(shí)電壓、電流及開關(guān)量數(shù)據(jù),對全站所有分路進(jìn)行監(jiān)視,同時(shí)可根據(jù)報(bào)文系統(tǒng)的告警報(bào)文對相應(yīng)分路設(shè)備故障進(jìn)行迅速、準(zhǔn)確、有效的判斷并啟用相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案,確保大廈各分路的供電安全。

6.系統(tǒng)運(yùn)行性能指標(biāo)

   經(jīng)過系統(tǒng)的長期運(yùn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn),各工作站日常運(yùn)行穩(wěn)定,CPU 正常狀態(tài)下占用率≤20%,在事故發(fā)生狀態(tài)下≤40%;網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行負(fù)荷穩(wěn)定,正常狀態(tài)下≤25%,在事故發(fā)生狀態(tài)下≤40%;對電壓、電流等模擬量的采樣精確,精確至 1‰;從模擬量的越限、開關(guān)量改變等事件發(fā)生至系統(tǒng)報(bào)文報(bào)告,即系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間≤3s,滿足監(jiān)控需求。

7.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型

7.1概述

         Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無人值守的要求,針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實(shí)現(xiàn)對變電站方位的控制和管理,滿足變電站無人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

7.2應(yīng)用場所

辦公建筑(商務(wù)辦公、國家辦公建筑等)

商業(yè)建筑(商場、金融機(jī)構(gòu)建筑等)

旅游建筑(賓館飯店、娛樂場所等)

科教文衛(wèi)建筑(文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑)

通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等)

交通運(yùn)輸建筑(機(jī)場、車站、碼頭建筑等)

廠礦企業(yè)建筑(石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等)

新能源建筑(光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等)

7.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

          Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計(jì),可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

               

7.4設(shè)備選型

8.結(jié)束語

   自電力監(jiān)控系統(tǒng)投入運(yùn)行至今,該系統(tǒng)對大廈所有高低壓配電柜及其分路、變壓器、UPS 等設(shè)備進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控管理,對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,形成實(shí)時(shí)事件報(bào)文、圖表、分析曲線等,同時(shí)實(shí)時(shí)顯示各分路運(yùn)行狀態(tài),不僅有效提高了電能使用效率,降低能耗,還有效降低了值班員的巡視強(qiáng)度,并提高了事故的發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)時(shí)間,具有安全、可靠、穩(wěn)定的特點(diǎn),取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]房鑫.淺談數(shù)字大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用.

[2]王德文 閻春雨 畢建剛 袁帥《變電站狀態(tài)監(jiān)測通信網(wǎng)關(guān)中 Modbus IEC61850      的映射方法》《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》.2012.36(19)

[3]安科瑞電力監(jiān)控與保護(hù)類產(chǎn)品選型手冊,2022.07.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊,2022.05.

作者簡介:

劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司,主要從事微機(jī)保護(hù)測控裝置和電力監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。


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