摘要：介紹天津電視臺數字電視大廈電力監控系統的選擇與建立，組網(wǎng)方式，系統的使用與報文的顯示等，通過(guò)該系統對大廈所有變配電回路、UPS 線(xiàn)路等關(guān)鍵部位進(jìn)行監控和管理。

   關(guān)鍵詞：電力監控;數字電視;變配電;

1.總述

   天津電視臺數字電視大廈電力監控系統采用深圳中電電力技術(shù)股份有限公司設備，該設備在電力監控領(lǐng)域具有地位，產(chǎn)品亦應用于央視新址的建設，在國內具有良好的度。

   數字電視大廈變電站共分為三個(gè)設備現場(chǎng)，其中 A 區 10/0.4Kv 變壓器 8 臺，C 區 10/0.4Kv 變壓器 10 臺， D 區 10/0.4Kv 變壓器 2 臺，現場(chǎng)分路共 500 余條，分布于樓內，負責樓內的工藝、照明、動(dòng)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控，尤其是工藝用電就尤為重要！

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

   現場(chǎng)設備計量?jì)x表也根據終端用戶(hù)的不同而不盡相同，對于重要的工藝用電，采用 Powerlogic800，簡(jiǎn)稱(chēng) PM800系列，而一般動(dòng)力、照明用戶(hù)采用 Powerlogic750，簡(jiǎn)稱(chēng) PM750 系列。對于工藝用電變壓器受總柜采用 ION7650 系列儀表。對于高壓柜保護設備采用 REF542plus，這些儀表及保護設備根據要求必須由主、備兩條線(xiàn)路進(jìn)行數據傳輸，以保證在主通信設備出現故障的情況下，能夠迅速切換至備用通信設備，以保證供電安全。因此， 大量的通信數據處理能力以及通信設備故障迅速切換能力，也是衡量電力監控系統的一個(gè)重要標準。

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

2.電力監控設備的選擇

   通信設備采用深圳中電 PMC-1380 智能通信管理機，該管理機具有多個(gè)透明傳輸串口，帶防雷和防靜電保護功能，RS485 方式信號帶隔離；具有豐富的規約庫，能直接與現場(chǎng)裝置進(jìn)行通信和數據讀取，具有當地存儲功能；可通過(guò)多種通訊方式與監控后臺或調度通信，實(shí)現向多個(gè)數據平臺、多個(gè)后臺系統同時(shí)轉發(fā)數據； 具有雙以太網(wǎng)口，10/100Mbps 速率可以組成雙機雙網(wǎng)熱冗余通信系統，大大提高了監控系統的可靠性；具有較容易的采集擴容能力，能夠隨時(shí)增加通信儀表設備。

   交換機采用 KIEN3016 型工業(yè)交換機，以太網(wǎng)端口速率 100M，PMC-1380 智能通信管理機以太網(wǎng)端口的要求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )路由器采用主備雙機熱冗余通信系統，以保證在主機故障的情況下能夠迅速切換至備機以保證通信的順暢，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)，數據包大量突增可能造成的網(wǎng)絡(luò )嚴重擁塞。嚴重的網(wǎng)絡(luò )擁塞會(huì )使數據包被丟棄，前臺報警系統發(fā)生漏報。

   前臺計算機需要以服務(wù)器為基礎，需具備強大的網(wǎng)絡(luò )數據處理能力和數據庫處理能力，以同時(shí)將數據、報文顯示并寫(xiě)入數據庫。系統 MTBF≥30000 小時(shí)，可靠率≥99.99%，滿(mǎn)足系統穩定性要求。

3.電力監控規約的選擇

   現場(chǎng)設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 規約，因此， 選擇以 Modbus 規約為基礎的 RS-485 通信。Modbus 是由 Modicon（現為施耐德電氣公司的一個(gè)品牌）在 1979年發(fā)明的，真正用于工業(yè)現場(chǎng)的總線(xiàn)協(xié)議。

           Modbus 協(xié)議建立了主設備查詢(xún)的格式：設備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數據、錯誤檢測域。從設備回應消息也由 Modbus 協(xié)議構成，包括確認要行動(dòng)的域、任何要返回的數據、和錯誤檢測域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生錯誤，或從設備不能執行其命令，從設備將建立錯誤消息并把它作為回應發(fā)送出去。查詢(xún)消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附

   加信息以及要告之從設備的信息：從何寄存器開(kāi)始讀及要讀的寄存器數量。錯誤檢測域為從設備提供了一種驗證消息內容是否正確的方法。從設備產(chǎn)生正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢(xún)消息中的功能代碼的回應。數據段包括了從設備收集的數據：寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時(shí)數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設備確認消息內容是否可用。

Modbus 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.標準、開(kāi)放，用戶(hù)可以免費、放心地使用 Modbus 協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會(huì )侵犯知識產(chǎn)權。目前，支持 Modbus 的廠(chǎng)家超過(guò) 400 家，支持 Modbus 的產(chǎn)品超過(guò) 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(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)等。

3.Modbus 的幀格式簡(jiǎn)單、緊湊，通俗易懂。用戶(hù)使用容易，廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單。因此，現場(chǎng)通信規約采用 Modbus 規約。

4.現場(chǎng)通信系統的建立

   現場(chǎng) PM800/750 系列儀表由 RS-485 總線(xiàn)與 PMC-1380 通信管理機進(jìn)行通信。PMC-1380 通信管理機共 16 路RS-485 串口，每個(gè)串口最多可接入 32 臺終端設備，為了保證設備通信的正?？焖龠\行，每串口最多接入16 臺終端設備。PMC-1380 通信管理機的以太網(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。

   各區通信子站配備一臺監控子站，一并接入主備交換機，以備在本站調度通信。

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

圖（2） 通信管理機、ION7650、監控子站與交換機通信

   主控層由綜合通信系統，工作站系統組成。各站的主備交換機的輸出線(xiàn)路分別接入主備總交換機，由主備總交換機送出的數據包并發(fā)給各工作站，各工作站主備網(wǎng)卡同時(shí)解析更新監控數據，提供給值班員進(jìn)行判別和記錄，同時(shí)將監控數據寫(xiě)入數據庫，以備調用。

5.監控及系統報警定值的設置

   根據各線(xiàn)路電壓、斷路器開(kāi)關(guān)量、斷路器電流過(guò)載保護設置，對系統內報警數值進(jìn)行設置和調整，以產(chǎn)生正確的報警報文，其中括號內為越限值。

   同時(shí)，設定的查詢(xún)次數，根據 Modbus 規約的規定，當通信設備離線(xiàn)或者故障發(fā)生的時(shí)候，可根據設定的查詢(xún)次數，產(chǎn)生設備通信超時(shí)，發(fā)出報警。

   通過(guò)監控系統及報文系統，值班員可根據實(shí)時(shí)電壓、電流及開(kāi)關(guān)量數據，對全站所有分路進(jìn)行監視，同時(shí)可根據報文系統的告警報文對相應分路設備故障進(jìn)行迅速、準確、有效的判斷并啟用相應的應急預案，確保大廈各分路的供電安全。

6.系統運行性能指標

   經(jīng)過(guò)系統的長(cháng)期運行總結發(fā)現，各工作站日常運行穩定，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 )運行負荷穩定，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(kāi)關(guān)量改變等事件發(fā)生至系統報文報告，即系統響應時(shí)間≤3s，滿(mǎn)足監控需求。

7.安科瑞電力監控系統產(chǎn)品介紹與選型

7.1概述

         Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)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控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等多功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站方位的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

7.2應用場(chǎng)所

辦公建筑（商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等）

商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機構建筑等）

旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）

科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑）

通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）

交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）

廠(chǎng)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系統結構

          Acrel-2000Z電力監控系統釆用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標 準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設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設備選型

8.結束語(yǔ)

   自電力監控系統投入運行至今，該系統對大廈所有高低壓配電柜及其分路、變壓器、UPS 等設備進(jìn)行了實(shí)時(shí)監控管理，對采集的數據進(jìn)行分析處理，形成實(shí)時(shí)事件報文、圖表、分析曲線(xiàn)等，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示各分路運行狀態(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度，并提高了事故的發(fā)現、響應時(shí)間，具有安全、可靠、穩定的特點(diǎn)，取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]房鑫.淺談數字大廈電力監控系統的應用.

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

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