徐秋霞
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，該設(shè)備在電力監(jiān)控領(lǐng)域具有領(lǐng)先地位，產(chǎn)品亦應(yīng)用于新址的建設(shè)，在國內(nèi)具有良好的知名度。
數(shù)字電視大廈變電站共分為三個(gè)設(shè)備現(xiàn)場，其中A區(qū)10/0.4Kv變壓器8臺，C區(qū)10/0.4Kv變壓器10臺，D區(qū)10/0.4Kv 變壓器2臺，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、動力用電的電力輸送。由于電視臺工藝用電的特殊性，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，而一般動力、照明用戶用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)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δ埽豢赏ㄟ^多種通訊方式與監(jiān)控后臺或調(diào)度通信，實(shí)現(xiàn)向多個(gè)數(shù)據(jù)平臺、多個(gè)后臺系統(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，完全滿足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)擁塞會使數(shù)據(jù)包被丟棄，前臺報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生漏報(bào)。
前臺計(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) MTBF≥30000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，是全球第一個(gè)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)，也不會侵犯知識產(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路RS-485串口，每個(gè)串口最多可接入32臺終端設(shè)備，為了保證設(shè)備通信的正常快速運(yùn)行，每串口最多接入16臺終端設(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、國家機(jī)關(guān)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。
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)，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介：
徐秋霞，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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