摘要：針對各企業(yè)在配電系統(tǒng)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(xié)議不統(tǒng)一、升級改造、運行維護困難等問題。設計一個支持多協(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以訪問不同廠家的電力儀表和設備，具有數(shù)據(jù)監(jiān)控、異常報警、數(shù)據(jù)分析處理、報表顯示等功能。該系統(tǒng)便于相關人員的操作和管理，實現(xiàn)了配電系統(tǒng)的智能監(jiān)控。該系統(tǒng)已成功應用于外高橋某港區(qū)，節(jié)省了大量人力物力，保證了傳輸系統(tǒng)的可靠性。

關鍵字：多協(xié)議轉(zhuǎn)換；電力監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集

引言

電力系統(tǒng)是關系國家和民生的重要因素。由于電力系統(tǒng)的重要性，電力系統(tǒng)應盡可能保證穩(wěn)定安全運行，在遇到系統(tǒng)事故時應盡可能準確快速地解決問題。因此，統(tǒng)一電力系統(tǒng)通信協(xié)議標準是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢。在電力資源監(jiān)控方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)的可靠、準確、高效運行是實現(xiàn)這一目標的基礎和關鍵[1]。然而，在中國，大多數(shù)企業(yè)在構(gòu)建電力監(jiān)控系統(tǒng)時，使用的現(xiàn)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(xié)議的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)控、異常報警、數(shù)據(jù)分析處理、報表顯示等功能。通過應用多協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整合處理，并成功應用于外高橋某港區(qū)。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(tǒng)運行一年多，功能穩(wěn)定，運行良好。

一關鍵技術研究

1數(shù)據(jù)整合處理

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電力數(shù)據(jù)越來越多，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理無法高效解決電力數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)時，需要對數(shù)據(jù)進行二次處理[3]，這將使電力數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)整合方法。)，并制定了一套一次性電力對象的數(shù)據(jù)標準[4]。首先，建立電力元數(shù)據(jù)模型，以電力設備為基本單元，從元模型庫中調(diào)用相應的元模型，對采集的不同信息源進行統(tǒng)一變化、分類和聚合，實現(xiàn)對電力對象信息(實時和非實時數(shù)據(jù))的加工和轉(zhuǎn)換[5]，成為電力對象的綜合信息節(jié)點。然后，根據(jù)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(jù)需要進行訪問。

2數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)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(xié)議是不同的，電力數(shù)據(jù)的格式和含義也是不同的。隨著電力數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴大，電力產(chǎn)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(tǒng)需要轉(zhuǎn)換電力數(shù)據(jù)協(xié)議來解決這些不統(tǒng)一的設備問題。通過對不同協(xié)議進行分類，然后根據(jù)通信包中數(shù)據(jù)格式的重新定義和分析，將不同設備的協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有規(guī)定的統(tǒng)一格式的協(xié)議，并根據(jù)可擴展的方式進行傳輸。

二系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)的整體架構(gòu)設計采用三層架構(gòu):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(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)通過通信層的串口服務器、交換機等設備傳輸?shù)秸究貙拥姆掌骱捅O(jiān)控終端[6]。系統(tǒng)的整體架構(gòu)設計圖如圖1所示。在整個系統(tǒng)架構(gòu)中，站控層主要負責服務器、監(jiān)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(tǒng)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。

圖1電力監(jiān)控系統(tǒng)圖

2協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)融合

多協(xié)議電力系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)采集處理的難點在于多種采集設備和設備協(xié)議的分析轉(zhuǎn)換和異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合。該系統(tǒng)采用可擴展的協(xié)議庫方式解決這個問題，為每個不同協(xié)議的設備編制一套協(xié)議分析方法，并以DLL文件的形式存儲在協(xié)議庫中。使用時，選擇調(diào)用相應設備的協(xié)議分析DLL，可以方便地添加和維護。協(xié)議分析后的數(shù)據(jù)根據(jù)建立的元數(shù)據(jù)模型加工成結(jié)構(gòu)規(guī)范、含義明確的數(shù)據(jù)供系統(tǒng)使用。圖2是協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的整合圖。

圖2協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合

3系統(tǒng)功能

多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)可以集中監(jiān)控、管理和控制重要設備的運行狀態(tài)和能耗過程。系統(tǒng)的整體框架包括七個部分:實時監(jiān)控、統(tǒng)計分析、異常報警、系統(tǒng)管理、實時采集、設備傳感網(wǎng)和能源信息。系統(tǒng)功能的整體框架圖如圖3所示。

圖3系統(tǒng)功能框架圖

在多協(xié)議電力監(jiān)測系統(tǒng)中，實時監(jiān)測模塊主要是實時監(jiān)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(tài)等數(shù)據(jù)。每個電路的實時電參數(shù)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(nèi)的電壓、電流、功率／無功功率曲線圖；實時監(jiān)控各線路合、分閘狀態(tài)、設備開關運行狀態(tài)。此外，還會及時記錄和保存實時監(jiān)控的數(shù)據(jù)，供報表模塊和未來查詢數(shù)據(jù)使用。多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)中的報表統(tǒng)計模塊是匯總、統(tǒng)計、分析企業(yè)能源監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)企業(yè)電力監(jiān)控數(shù)據(jù)的匯總和統(tǒng)計，根據(jù)需要生成統(tǒng)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(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù):提供電路的單個電參數(shù)、多參數(shù)的查詢、統(tǒng)計和對比分析(相同／環(huán)比)。同時，還需要對異常數(shù)據(jù)事件進行其他異常數(shù)據(jù)分析，需要及時保存和備份異常數(shù)據(jù)事件，可以隨時查詢、復習和打印異常數(shù)據(jù)事件。不正常的數(shù)據(jù)也需要對不同的時間段進行總結(jié)和分析，以防發(fā)生類似的事件。

三安科瑞電力監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)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(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)控裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控裝置、弧形保護裝置等設備組成，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化和無人值守的要求，為35kV及以下電壓水平開發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應用電力自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)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(wǎng)絡、農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡變電站和用戶變電站，可以實現(xiàn)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(tǒng)的工程設計、施工和運行維護，如軌道交通、工業(yè)、建筑、學校、商業(yè)綜合體等。

3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層。組網(wǎng)方式可以是標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式可以根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布、占地面積等信息綜合考慮。

4系統(tǒng)功能

實時監(jiān)控；電力參數(shù)查詢；曲線查詢；操作報告；實時報警；歷史事件查詢；電力統(tǒng)計報告；用戶權限管理；

網(wǎng)絡拓撲圖；電力質(zhì)量監(jiān)測；遙控功能；故障記錄；事故記憶；Web訪問；APP訪問；

5系統(tǒng)硬件配置

四結(jié)束語

本文以多協(xié)議電力監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，通過數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)整合處理技術，解決了不同設備之間多協(xié)議數(shù)據(jù)的采集和處理問題，具有較高的實用可擴展性，避免了更換設備的成本，降低了系統(tǒng)維護成本，滿足了經(jīng)濟性和易維護性的要求。該系統(tǒng)已在某港區(qū)應用，并經(jīng)過長期運行驗證，證明了系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

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