智能电力监控管理系统

智能电力监控管理系统（精选十篇）

智能电力监控管理系统 篇1

1 智能电力监控系统的发展过程

在我国, 电力负荷控制的研究从未终止过, 随着我国对于电力负荷控制的逐步研发, 如今在生活中, 电力负荷控制已经得到广泛的发展和应用, 各省市采取不同的技术手段对各部分地区实施负荷控制, 其中技术手段主要包括集中型控制、分散型控制和分时控制这三种主要方式, 电力负荷的推广和发展离不开电力数据的收集, 电力负荷控制的一个重要的参数信息就是电力数据的采集。伴随着电力体制的不断改革和科学技术的不断进步, 真正意义上的智能电力监控系统的建立也提上日程, 电力营销系统和电网商业化运营需要智能电力监控系统的电力数据作为参考依据, 一个良好的智能电力监控系统可以对数据进行有效的采集、处理、统计和存储等, 配备更具有灵活性的配置和更为人性化的人机互动界面, 在确保电力数据采集的同时, 不丢失所采集的电力数据, 伴随着我国从模拟式监控逐步演变为数宇化监控再到如今的远程化监控的发展历程, 智能电力监控系统已经成为监控系统中的的一项核心系统, 智能电力监控系统对于企业降低成本、提高效率、控制电力等方面的作用是十分巨大的, 因此, 智能电力监控系统的有效合理发展十分重要。

2 智能电力监控系统的组成

智能电力监控系统主要由俩个部分所组成, 其中一部分是系统硬件数据采集部分, 另一部分则是软件预测部分。第一, 系统硬件数据采集部分是智能电力监控系统的基础部分, 系统硬件数据采集部分为智能电力系统提供测量的数据, 同时这也要求系统硬件数据采集的数据十分精确, 系统硬件数据采集部分主要应用时分割乘法技术, 运用电力技术、模拟电子技术和传感器将电力电压、电流和功率等电力参数转变为相多较弱的弱点电压和弱点电流, 同时, 系统硬件数据采集部分通过高精度A/D转换器将电压、电流等电力数据转变为真正意义上的数字量, 更好更有效地便于处理器进行数字处理过程, 同时, 系统硬件数据采集部分需要和软件预测部分相连接, 在系统硬件数据采集部分更注意开发有效实用的软硬件, 对后期软件预测部分提供便捷的条件。第二, 软件预测部分, 软件预测部分包括SQL SERVER数据库部分和算法库, SQL SERVER数据库部分主要是对于历史数据进行存储并对存储串行口采集的数据进行更为有效的管理, 这种前台的控制软件十分重要, 对于以后算法库的采集数据有着至关重要的作用。算法库包括许多算法, 其中主要对智能电力监控系统有帮助的算法包括线性外推法、回归分析法、卡尔曼滤波法、小波分析法等, 同时还具备人工神经网络预测模型、紫组织特征映射神经网络模型、线性回归模型等, 对于智能电力监控系统的数据进行有效的分析和探究, 保证智能电力监控系统的正常运行。

3 智能电力监控系统的主要功能

3.1 数据处理功能。

智能电监控系统可以对所采集到的数据进行更为准确的处理, 对电力系统中的重要电力参数电压、电流、功率等进行存储, 并通过更为直观的方式显示各项电力参数的具体数据, 便于工作人员直观的了解电力数据, 维持对电能持续有效的控制, 不丢失重要的电力数据, 有效地控制电能, 保证数据的完整性。

3.2 事件记录功能。

智能电力监控系统的推广与发展, 将会对所有的用户的具体操作和实际事件进行详细的记录, 其中包括事件的具体发生时间和方位, 对于智能电力监控系统的所有用户进行更为安全的保障, 同时还会对所记录的事件进行报警功能, 如果有异常情况发生, 将第一时间发现问题并进行报警, 确保电力人员第一时间发现问题并进行有效的解决, 保证电力工程的正常运行。

3.3 五遥功能。

五遥功能是指遥信、遥控、遥测、遥调和遥设功能, 智能电力监控系统的五遥功能是对电力工程持续有效运行的重要保证, 通过对于整个电力设施的实时监控、实时控制、实时测量、实时调控和实时修改, 更方便快捷地对电力工程的各项部分的工作状态进行控制, 保证电力工程的运行通畅, 对整个供配电过程进行更为仔细、认真的监控, 同时使整个智能电力监控系统更具有完整性和一体化。

3.4 提高工作效率, 降低能源成本。

智能电力监控系统的完善, 有助于工作人员在最短的时间内根据发生的状况进行最准确的判断和操作, 并且可以通过智能电力监控系统获得故障的详细信息, 对于工作人员安排维修工作提供了便捷的条件, 大幅度的提高工作效率, 降低了能源的损耗, 保证资源的合理利用和电力成本的降低, 保证我国电能的合理利用和资源成本的优化, 有效地提高了生产能力和工作效果。

3.5 改善电力质量。

智能电力监控系统的监测对于提高电力质量有着更为重要的作用, 一些负载对于电力质量的要求非常高, 电力质量的提高将会减少负载相关的故障的发生, 通过智能电力监控可以对这类事件的发生做出一定的预防, 并可以及时有效地处理相关的困难和问题, 改善电力的质量, 提高电力工程的整体水平。

结语

智能电力监控系统以各项软件作为基础, 通过对电力数据的收集、存储和分析对运行过程、运行状况进行保护和监控的高级系统, 智能电力监控系统的推广和进步, 提高了工作人员的工作效率, 保证电力工程的正常运行, 对供配电系统的可靠性、安全性进行了大幅度的提高, 伴随着智能电力监控系统的发展, 工作人员应不断开发和创新更为先进的智能电力监控系统, 保证电力使用安全可靠的同时, 推动我国电力事业的进步, 为我国电力事业贡献更多的力量。

参考文献

[1]王丽娟.智能电力监控系统在电气节能中的应用研究[J].中国机械, 2014 (07) :79-80.

智能电力监控管理系统 篇2

徐霜

上海安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801

1概述

合同能源管理是发达国家普遍推行的、运用市场手段促进节能的服务机制。节能服务公司与用户签订能源管理合同，为用户提供节能诊断、融资、改造等服务，并以节能效益分享方式回收投资和获得合理利润，可以大大降低用能单位节能改造的资金和技术风险，充分调动用能单位节能改造的积极性，是行之有效的节能措施。根据《中华人民共和国节约能源法》和《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号）、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）等文件精神，加快推行合同能源管理，促进节能服务产业发展是必然趋势。

安科瑞合同能源管理系统结合自身产品研发优势，根据现场实际情况采用现场总线或无线通讯中的一种或多种结合的最优化的组网方式，实现远程变配电监控、电能集抄与质量管理，同时也为用户节约了大量的一次投入成本。公司研发的系统组态平台集成了国内外多种工业现场通讯规约，如IEC60870-5-101/102/103/104、CANBus、PorfiBus、DNP、CDT、ModBus等，以及最新的IEC61850通讯体系，可支持大量的第三方智能化设备或进口设备的接入，先进的系统架构支持信息共享和Web发布，解决了配电监控信息孤岛的难题。专家报表的自动生成大大减轻了值班人员的工作量，提高节能管理的工作效率。能源管理系统计量体系宜选电力仪表

建立合同能源管理系统，应先建立计量体系。数据先于决策，节能始于计量。为了不重复投资，造成浪费，能源管理系统应与配电系统一体化，直接在配电系统中采集能耗数据。

电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。在电能管理中，供电部门一般会在总进线处安装收费电表。考虑内部电能计量与节能管理的需要，在用户安装收费电表的基础上安装电力仪表，用于内部电能管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各功能区的分项电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成电能分项计量。

表1 收费电表与电力仪表之比较

内容 收费电表

电力仪表

外形图

安装方式 挂壁式安装，应单独设置电表箱，不易安装在低压柜、动力箱、照明箱内 DL/T645规约与配电系统不兼容

导轨式安装，易安装在动力箱、照明箱内

嵌入式安装，易安装在低压柜、动力箱的门板上

通讯规约

Modbus协议或DL/T645规约，Modbus协议可与配电系统兼容 3 合同能源管理表计的选型方案

3.1 高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表

该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120×120mm，开孔尺寸：108×108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜，见图1。

3.2 低压联络或出线回路选ACR220ELH电力仪表

该表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：96×96mm，开孔尺寸：88×88mm。适用于低压联络柜、出线柜，见图2。

3.3 动力柜、照明箱选ACR120EL电力仪表或导轨式电表 ACR120EL电力仪表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；2DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：开孔尺寸80×80mm，开孔尺寸72×72mm。适用于动力柜，见图3。

DTSD1352导轨式电表主要功能：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于动力柜，见图4。

DTSF1352导轨式电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于照明箱的三相电能计量，见图5。

照明箱DDSF1352电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：76×89×74mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量，见图6。合同能源管理系统

系统由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成，见图7。

站控管理层针对能耗监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由

图6 DDSF1352导轨式电表 图5 DTSF1352导轨式电表 图4 DTSD1352导轨式电表 图3 ACR120EL电力仪表 图2 ACR230ELH电力仪表 图1 ACR330ELH电力仪表 系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。

网络通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。

图7 系统拓扑图 系统功能

5.1 前台人机交互界面

设计适合客户要求的交互界面；标准图元库，方便调用组合；实时数据采集和显示；数据信息的自动逻辑计算和处理；设备参数远程更改设定；合、分闸状态显示和强制操作。

5.2 曲线及报表管理设置

客户要求的电参量的趋势曲线；正/反向有/无功电度的历史趋势；设计满足客户需求的各种报表；自动生成电能计量的日、月、年报表；可根据常用的MS Excel设置模板并生成相应报表，使用户轻松使用；查询任意时刻报表、显示并打印。

5.3 后台数据库管理

应用广泛的数据库软件如Access、MSSQL；建立开放式、网络化数据库；存储指定年限或所有的数据信息；软件系统实现的动态链接库；实时数据信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，实现数据远传。

5.4 多级权限用户管理

密码登录后台，保证设置安全；高权限对低权限管理，分级操作，各权限均具修改密码功能。5.5 通讯管理设置

各串口自主配置，操作方便；不同设备的通讯协议选择；通讯波特率自主选择；系统根据选择结果自动对该前置机某端口所连各设备进行统一的遥控配置。5.6 网络功能

双机热备功能，支持双机、双网、双设备等冗余，并采用热备份的形式确保系统稳定可靠的运行，配置简单、方便。网络上任意一台机器可指定为I/O服务器（即前置机），网络上的其他机器可方便地从该机器上获取数据。

见图

8、图

9、图

10、图11。

图8 电能报表

图9 电参量远程抄表

图10重要回路谐波参数及棒图

图11重要回路电流曲线 系统报价

单位：万元（RMB）

名称 监控主机 显示器

三星22寸液晶显示器 HP LaserJet 1020 A4 打印机

EPSON-LQ1600KIIIH A3

山特C1KS UPS电源

山特C2KS 五类线

通讯线缆 屏蔽双绞线RVVP 2×1.0 光纤（多模）1200×600×600 通讯机柜

2200×600×600

面

5000

台 米 米 米 面

6500 4.6 5.6 6.6 3000

台 台

4000 5000

均可用户自备，以当时市场价格为准，该报价

仅供参考

台 台

3800 2500

型号

IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外设

三星19寸液晶显示器

单位 台 台

面价 8500 3000

备注

HTB-1000 终端盒

光电转换

尾纤 耦合器 熔接点

扩展卡ACRNET-PCI/4 串口服务器ACRNET-PORT(2口)串口服务器ACRNET-PORT(4口)通讯转换 通讯前置机ACRNET-UC02(2口)通讯前置机ACRNET-UC04(4口)通讯前置机ACRNET-UC08(8口)通讯管理机ACRHMI 网络交换机EDS-208 组网设备

网络交换机EDS-408

系统组态软件

Acrel监控组态软件V6.0 监控软件

双机版 数据转发 Web发布

图形组态软件 电能管理软件 数据库软件

每+1用户

每+1用户（总用户数≤5）ACR330ELH 电力仪表

ACR220ELH ACR120ELH DTSD1352 导轨式安装电表

DDSF1352 注：电力仪表和导轨式安装电表可按上述报价的70%优惠供应。

DTSF1352

只 只 面 面 个 块 只 只 只 只 只 台 台 台

750 60 50 50 50 3000 3000

串口服务器

5500 4000 6000 11500 30000 3000

局域组网

8500 3万 4万

设备数量1～10 设备数量11～20 设备数量21～40 设备数量41～80 设备数量80以上 单机价格×1.5

人机界面 通讯前置机 扩展卡 远距离传输

套 6万 8万 10万元以上

套 套 套 台 台 台 台 台 台

3000 5000 4860 4280 3580 2050 1200 600 7 结束语

能源日益紧张，节能降耗是社会发展的必然选择，而合同能源管理系统为用户提供了一个良好机制。通过电力仪表建立能源管理的计量体系，可以减少重复投资，使用户电力智能监控与能源管理一体化。系统在浦东图书馆、大庆机场、罗泾矿码头等项目中运行，取得了较好的社会效益和经济效益。

作者简介：

智能电力监控管理系统 篇3

关键词：电网 监控信号管理 电力系统 监控

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0070-01

在电力系统调控一体化中，电力传输与其监督管理互相结合，这就要求监督控制信号工作的开展要以电网系统的实施操作情况为基础。因此，该文以一体化监控信号对电力系统监控的管理作为研究对象，通过对监控信号的名称规范与监控类别进行划定，在结合相关信号监控工作的基础上，对电力系统监控中，一体化监控信号的显示方式及其对异常信号的处理进行了详细分析。

1 监控信号的名称规范与类别划定

就现阶段而言，我国电力系统中监控信号的名称的表示方法为：N+V+E+S+I，其中N代表电力系统中的变电站名称，V为电压级别，设备名称和信号规范分别以E和S表示，I则表示间隔名称。监控信号名称的规范为：监控信号名称要与电力系统实际运行情况的表达反应相符，进而使信号监控的相关工作人员可以系统地掌握当前电力运行的具体情况。

以方便信号监控工作人员对电力系统的监控工作为原则，可将监控信号划分为如下三类：（1）由于操作不规范或设备自身出现故障而导致的电网运行不正常的监控信号；（2）反应电网内部的一二次电气设备运行不正常以及设备自身运行状况出现变动的监控信号；（3）体现电力系统中电气设备的运行模式与运行情的监控信号[1]。

2 信号监控工作简述

监控信号的分析与处理是电力系统调整与控制一体化的关键性工作，是实现电力系统调控一体化的重要保障。由于监控信号管理设备每天会从电力系统运行设备中获取数以万计的监控信号，要实现对全部信号的监控与管理是不现实的[2]。因此，如要确保体化监控信号管理效率的高效性，就应对系统所获取的相关信号进行科学划分，进而提高电力系统运行的安全性和稳定性。

2.1 即时信號监控

所谓即时信号监控是指在负责信号监控的工作人员对电网的全部监控信号进行类别划分的基础上，对部分关键和紧急的第一、二类信号进行及时分析并处理。然后，通过所收集到的一、二类信号判断出当前电力系统的实际运行情况，在对整个系统运行过程中容易出现安全隐患部分进行全面收集和分析后，将相关结果传递给系统维护人员，进而为电网调度方面工作的开展提供可靠的信息来源。

2.2 后台信号监控

通过一体化监控信号管理系统，可以实现对历史信息监控信号的后台处理与分析。监控信号管理在电力系统中后台信号的监控，在保证了监控信号真实性和广泛性的同时，也通过对以往电力系统的安全隐患进行的综合分析，提高了故障防护和应对措施的针对性。

3 一体化监控信号在电力系统监控中的显示区域及方式

对电力系统监控中一体化监控信号的显示区域及信号在各区域中的显示方式进行综合分析是提高整个电力系统调控监管效率的必要手段。下文就一体化监控信号在电力系统各区域中的显示方式展开了详细说明。事故信号区：在该区域内通过将电网设备因故障而跳闸以及影响变电站安全运行的信号进行显示，以便为监控人员提供系统故障成因的合理分析。开关事故跳闸区：该区域主要显示电力系统中各项开关的位置在非法操作时的变位信号。状态信号区：电气设备运行状态的信号在此区域得以显示。遥测越限区：若线路负荷、电压、电流以及功率和温度等遥测信息超出了正常使用限度，则监控信号便会在遥测越限区域显示出来，以便为系统维护人员提供相关的越限信息。最后便是一体化监控信号显示的综合区域，即综合信号区。整个电网的远动信号、试验信号以及AVC（高级视频编码）事项信号均会经由该区域显示到电子屏幕当中，进而为电力系统的综合维护提供可靠而有力的综合信号信息。

4 电力系统监控中一体化监控信号对异常信号的管理

4.1 操作伴生信号

所谓操作伴生信号是指当相关电力设备的运行情况出现变化时，监控系统随之出现的一种随设备运行情况的变化而变化的类别信号。由于此类信号具有复位较快的特征，因此，在实际监控中具有较大困难。在电力系统运行中，需要采用过滤伴生器来对此类信号进行屏蔽和隔离，具体的隔离原理为：若监控系统接收到具有伴生信号的相关电力信号，则主程序便会将此类信号先置于缓存区，如果系统在较短的时间里（一般为3～5 min）获取到了信号的归复事宜，便不会将此信号送出。若在短时间内未获取到此信号的归复事宜，则会将该信号显示在系统的状态信号区，以便为工作人员对此类信号的处理提供可靠的信息支持[3]。

4.2 设备定值不科学的信号

由于电力系统部分保护装置自身所具备的返回值以及启动定值同监控信号参数规范化运行值出现重合，使得相关设备在运行过程中发出异常信号。针对这一问题，在充分了解监控信号的基础上，电力系统的监控管理人员需要与保护设备定值调整的工作人员进行协商，并就设备当前的定值进行合理调节，从整体上预防并解决设备由此产生的异常信号的问题。

综上所述，在电力系统中做好对相关电力信号的监控工作，并以此确保电力系统运行的安全性和稳定性是推动电力产业发展并满足人们用电需求的前提。电力系统应在保证其自身供电质量的前提下，通过一体化监控信号管理的实施提高其自身的安全性能，并通过监控信号管理的相关措施，提高系统对各个异常信号的处理能力，确保用电安全。

5 结论

该文通过划定监控信号的名称规范与类别，并结合电力系统的实时信号监控与后台信号监控，从开关事故跳闸区、事故信号区以及异常信号区和遥测越限区等方面对一体化监控信号管理对电力系统的监控区域和显示方法进行了分析，在此基础上，又对电力系统监控中一体化监控信号对操作伴生信号与设备定值不科学信号的处理方法展开深入探讨。可见，未来加强一体的监控信号管理在电力系统监控中应用的研究力度，对于促进我国电力产业发展具有重要的历史作用和现实意义。

参考文献

[1]蔺慧.基于电力系统调控一体化监控信号管理探讨[J].科技创新与应用，2013，10（12）：162.

[2]廖代英.人工技能技术在电力监控中的应用[J].广东科技，2013，11（9）：117.

智能电力监控系统在医院的应用 篇4

随着社会经济发展,我国医疗卫生事业也取得了很大发展,但医院的建筑大部分都在20世纪建设,供电系统一般与主体建筑同时建设,存在着设备老化,安全隐患较多,智能化程度不高的问题。医院因其工作的特殊性,存在着人员密集、人流量大,病员的就诊和生活无法严格区分,楼宇设备、建筑医疗设备、病房医疗设备密集的特点[1]。医院的供电负荷等级较高,供配电方式与其他民用建筑有较大区别,各种大功率仪器设备多,使用人员对用电专业知识比较缺乏,用电安全隐患较多,漏电流对病人构成了潜在的危险。

此外,为贯彻落实《公共机构节能条例》,加强对医院的电力能耗监测和用能分析核算,需要引进智能电力监控系统,对供电系统实行实时监控,监测供电质量、电能消耗和电力安全保护[2]。

根据目前国内众多配电系统的主流设计思路和发展趋势,配电的智能化、网络化目前的应用已非常广泛,配电智能化系统在整个配电系统中的作用也是显得越来越重要,随着通信技术和软件技术的不断发展,我们有理由相信,配电系统的智能化对提升医院建筑的整体智能化水平将会起到积极的作用。

1 智能电力监控系统的设计原则、系统构成及系统功能

1.1 设计原则

根据可靠性和高效率配电管理的要求,智能电力监控系统的设计遵循下列原则。

(1)系统的实用性。智能电力监控系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况,系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。应具有良好的可学习性和可操作性,使具备电脑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。大型综合性医院的负荷等级大多为一级负荷,系统安全性显得尤为重要,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,还应符合中国或国际有关的安全标准。

(3)系统的实时性。电力系统中的电参量时刻都处在变化中,超负荷,不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害,这些因素的产生具有偶然性,所以对系统的实时性要求非常关键,不仅能够实现实时监测,还应具有记录存储的功能。

(4)系统的稳定性。由于智能电力监控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,系统应有良好的稳定性。

(5)系统的可扩展性。系统的设计并不是一层不变的,要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口,如楼宇自动化控制系统(BAS)、管理信息系统(MIS)、消防控制系统等运行,实现系统的扩展。

(6)系统的易维护性。智能电力监控系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。

1.2 系统结构

电力监控系统采用分层分布式结构,由设备层、网络层和站控层组成。系统拓扑图[4]及现场仪表接法如下:

各现场仪表通过屏蔽双绞线RS485接口,采用MODBUS通讯协议总线型连接接入扩展卡,扩展卡插在监控主机上。

网络结构:系统采用间隔层、通讯层和网络层3层网络结构。

(1)设备层由智能测量仪表单元组成。以总线形式接入站级层主控单元,传输介质采用屏蔽双绞线(RVVSP)。主要从电路测量和信号采集并与主控单元进行通信等功能。

(2)网络层由通讯子站构成(即扩展卡),主要是从设备层采集电力系统数据并执行调配以及通信协议的转换,然后接入站控层,将本站经处理的数据上传和接受站控层下传的设定参数或控制信号等指令。

(3)站控层直接接收并处理从扩展卡上传的电参量信号。

1.3 现场监控仪表的功能要求[3]

(1)配电房及重要科室

测量及显示内容:全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限电能计量、复费率电能统计;谐波分量;电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算;电网电压电流正、负、零序分量测量。

(2)普通楼层

测量及显示内容:三相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、四象限电能、功率因数、频率;单回路剩余电流、温度。多路继电器输出、支持消防联动、事件记录。

(3)接口

RS-485接口,并采用Modbus-RTU等国际标准通讯协议。

1.4 系统功能

电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道,完成对各回路电力参数的数据采集,信息经分析、处理,以报表等多种形式供值班员参考,使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况,包括相关设备的运行状况。

(1)运行信息与保护信息采集

系统采集来自智能测控单元装置送来的参数,所有回路的遥测信号,包括每个回路的实时电能值和各种告警信息等。

(2)人机操作界面

按照配电所显示配电系统设备状态及相应实时运行参数、工况图及操作画面、配电系统实用参数表格、各类操作票及报表、事故及故障报警显示、测控及保护单元运行工况显示等电力运行状况。

(3)统计分析、报表、打印

时、日、月、年用电量统计;所有报表的定时打印、召唤打印和事件记录打印;对各电气设备和系统运行参数进行汇总统计。

(4)历史记录与趋势分析

系统收集各监测控制与管理装置的实时数据并存储在一个开放式数据库中予以保存,系统可保存长时段(多年)的历史记录。根据历史数据记录可进行各参数的年度、月度和日变化和实时数据趋势分析,进行分类和综合比较分析,为业务流程优化和设备设施使用优化提供依据。

(5)故障分析与设备维护管理

系统依据带时标的事件记录和波形记录可进行故障和事件的成因分析;另外,系统统计开关等设备的状态参数和累积寿命参数,可据此提出设备维护预告。

(6)保护信息管理

管理保护定值和保护动作信息,提供有关查询。

2 智能电力监控系统的优点

传统的配电系统是基于各种模拟量的直接读取,各种仪表分布分散,且各种运行数据都具有即时性,可能在某个时段前后,各个供电参数有截然不同的变化。所以对传统的供配电系统改造,引进智能电力监控系统,利用智能电力监控系统强大的功能,实现对系统的即时功耗、供电质量、漏电流、配电干线温升的实时监控,观测电参数的变化和各种异常情况。在电脑中记录连续的运行数据变化,通过回顾追诉事件发生的过程,对配电系统实行24h监控,为医院的供电保障和能耗分析提供决策依据。设置各种电参数运行上下极值,提前发现各种事故隐患,及时排除故障,提升整个配电系统的安全运行水平,保障医院的供电安全和病员的生命安全。

3 结束语

随着社会和科学技术的发展,配电系统的智能化已经成为一种发展趋势,可提升医院建筑的整体智能化水平,极大方便医院的供电安全管理和能耗管理,实现对医院配电系统的实时监控,及时消除各种用电安全隐患,便于电能的远程抄表及分析研究,为管理者提供各种节能技术参考。配电系统的智能化改造应用必将会在医院的后勤管理中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]陈进勇.浅谈医院建筑智能化设计的着重点[J].黑龙江科技信息,2010,14(26):38-39.

[2]周中,等.智能电力监控仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气,2010,1(8):55-59.

[3]杨红波,等.0.4kV供电网智能监控系统研究[J].计算机技术与发展,2009,19(11):218-220.

[4]陈丁剑,等.一种基于CORBA的电力监控系统的设计[J].计算机应用,2004,24(12):284-286.

[5]唐瀚,史浩山.分布式电力监控系统中安全问题的研究与实现[J].电讯技术,2004,47(4):108-112.

[6]张静,谢路锋.电力监控系统在供配电设计中的应用[J].低压电器,2008,49(2):48-51.

PowerLogic电力监控系统 篇5

作为世界领先的电气产品供应商，针对客户需求，提供了专业的电力监控解决方案。它基于先进的现场总线方式实现电力系统信息的交换和管理，系统集保护、测量、控制、信号采集、故障录波、谐波分析、用电管理、电能质量分析、负荷控制和运行管理为一体，通过通讯网络、计算机和专业的电力监控软件使用户的电力系统透明化，是一套提高电力系统安全性、可靠性和管理水平的智能化系统。

PowerLogic电力监控系统充分运用了现代电子技术、计算机技术、网络通讯技术、控制技术的最新发展，实现了对变配电系统的中压系统、低压系统、变压器、直流屏、发电机组、应急电源等设备的分散数据采集和集中监控管理。

施耐德电力监控系统的主要功能：

·电力系统运行监视

·电能消耗管理：分析电能消耗、设备电能分配、电能流向

·电能质量管理：谐波分析、波形捕捉、扰动和波动监测等

·报警和事件管理

·历史数据管理

·远程控制

·报表管理

·用户管理

PowerLogic电力监控系统为用户提供了完整的电力监控解决方案，同时具有良好的开放性，可以方便地与其它自动化系统和智能装置进行通讯，如DCS系统、楼宇自控系统、消防控制系统等，实现自动化系统间相互通讯和信息共享。

北京合众科林公司和施耐德电气不仅为用户提供了专业的电力监控系统解决方案，同时提供了专业的系统集成服务：协助进行需求的分析、监控方案的制定、系统费用的预算、设计和施工图纸的制作、现场的施工和调试、用户的培训、售后服务等。

客户价值：

·提高电气系统运行管理的效率

·减少电能消耗成本

·提高系统运行连续性和可靠性

·缩短停电时间，减少停电损失，避免故障发生

·减少系统运行管理和维护费用

浅谈智能变配电监控系统 篇6

【关键词】智能变配电系统；网络化监控；系统集成

变配电监控系统是提高供电系统可靠性的最有效手段，它不但可以减少停电范围，缩短停电时间（由原来的几天、几小时，缩短到几十分钟，甚至几十秒，采用该自动化系统后的配电系统，其可靠性可提高到99.99%）而且可以改进供电质量，改善公司企业形象，为用户提供更高质量的服务。若用人工值班，通过电话联系或人工巡视，工作量大，速度也很慢。采用变配电监控系统进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备按最佳工况运行，实现遥控、遥测、遥信，达到节约能源，减轻运行电工人员的劳动强度、改善工作环境、减少人力，提高劳动生产率，使供电系统安全、合理、经济运行。

本文结合我公司参与设计某学院变配电工程的具体案例，论述变配电监控系统构建的方案。该学院采用的变配电监控系统是高效、安全、经济、可扩展的高、低压供配电系统微机监控系统，采用目前国际流行的面向对象的分层、分布式智能一体化结构，应用计算机控制、网络通讯等多项先进技术，将供配电系统智能型二次设备的各项功能（保护、监测、控制、通信等诸多功能）重新组合优化设计所推出的一种开放性、网络化、单元化、组态化的新一代电力监控管理系统。系统能够在主控室实现对各个变配电站的遥信、遥控、遥测“三遥”功能，对电气设备的运行状态进行实时监控，具有电气参数实时监测、事故异常报警、事件记录和打印、统计报表的整理和打印、电能量成本管理和负荷监控等综合功能。配变配电智能化管理及监控系统(带UPS)采用分层分布以太网结构，分为站控层、通讯管理层、间隔层；保护和测控可分开配置，结构及功能要求单元化以提高系统可靠性；通讯管理层采用一台可支持双以太网、嵌入式CPU、带实时多任务操作系统、支持多种通讯规约的智能通讯装置；

1.高压开关柜与微机综合保护装置

开闭所内两路10KV进线采用10KV微机综合保护装置，可设反时限过电流速断、接地故障、低电压保护，并且通过内部逻辑编程能够实现备用电源自投功能，保证电力永久供应。10KV母联和出线回路，可设反时限过电流速断、接地故障保护。变压器出线回路，设反时限过电流速断、接地故障保护，温度保护。微机综合保护装置能够为电力设备的安全运行提供全面、简单而可靠的解决方案，它能够完成对10KV开关设备的保护（速断、过流、接地、低频、低电压等）、测量（电流、电压、频率、功率、功率因数、电能等等）及监视控制（开关分合闸状态、遥控分合等），符合我国电力运行人员及测试人员的操作习惯，出现故障跳闸后能迅速准确的作出判断，继而最大程度的减少因故障而带来的损失。配备有多种不同功能的扩展模块，能充分满足用户的要求。通过与RS485网络的连接可以实现远程“四遥”功能。

监控系统工作电源采用在线式长延时UPS装置，可在交流供电电源消失时不影响监控系统运行，仍能够保证实时数据的采集和控制。

2.低压进线、母线联络和部分回路

该部分的监控功能通过智能型网络电力参数测量仪来实现。多功能测量仪表具备所有电力参数的测量，完全可以实现对开关的遥测、遥信和遥控。通过RS485 Modbus实现与RS485网络的连接。

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传电流、电压（相、线）、频率、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、功率因数、谐波分析、电能质量分析等电量参数。所有的电量参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。能对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。

（2）监视功能：动态刷新系统主接线图、实时显示各断路器的分合闸状态、开关故障状态等信息。

（3）继电保护功能：分散式数字微机综合保护测控模块具备控制(开关就地及遥控合闸、分闸等操作)、测量(电流的测量、记录和显示)、遥信信号采集和各种保护功能（具有完善的三段式保护、接地保护等），且具有很高的精确度和可靠性，既可以单独完成电流测量，控制和保护任务，又可以与监控计算机及通信网络组成完善的电力监控系统。

（4）告警功能：当出现断路器分合闸变位、遥测越限、保护动作和其它报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。

开关变位：自动推出事件报警窗和故障相大画面，画面中变位开关应有变色提示，并在报警框内有简体中文汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、回路编号和性质(事故跳闸)；

电流、电压越限：画面闪烁提示，并在报警提示窗里显示当前越限值；

对于开关变位、保护动作、保护告警等事件除在报警提示框显示相应内容外，还有声光、语音提示；所有告警事件可打印记录和写盘存盘，作为历史记录存档。能对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。

3.低压出线回路

（1）每个输出回路提供一个常开和一个常闭接点和故障接点，并将之引到二次回路的端子排上，然后通过数据采集器对每个开关的开关状态进行实时采集，实现其遥信功能，并通过MODBUS协议与网络连接。

（2）监视功能：动态刷新系统主接线图、实时显示各断路器的分闸、合闸状态；信号采集器本身自带智能通讯接口，通过Modbus协议与监控网络连接。信号采集器性能稳定、可靠，适用于安全性及响应性高的环境，并且接线简单，易于安装，便于维护。

（3）告警功能：开关事故跳闸变位时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容，并自动推出事件报警窗画面，画面中变位开关有变色提示，并在报警框内有简体中文汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、回路编号和性质(事故跳闸)。报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

4.干式变压器（微机型温控仪，带通讯接口）

干式变压器温控、温显智能装置能就地/远程显示三相绕组的线芯温度及最高温度，能设定风机启停温度，能设定高温报警、超温跳闸等功能。

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传三相绕组的线芯温度及最高温度等参数。所有的参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。

（2）遥信功能：风机告警、变压器超温告警、温控器故障。

（3）告警功能：当出现高温报警、超温跳闸等遥测越限报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当高温保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

5.自备应急柴油发电机组（带通讯接口）

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传电流、电压、相位、水温、功率因数、频率、转速、润滑油油压、润滑油油温、启动电池的电压、输出功率等参数。所有的参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。

（2）遥信功能：工作状态（运行/停机），工作方式（自动/手动），输出开关状态，过压，欠压，过流，频率/转速高，水温高，皮带断裂（风冷），润滑油油温高，润滑油油压低，启动失败，过载，启动电池电压高/低，紧急停车，市电故障，充电器故障。

（3）告警功能：当出现水温过高、油压过低、超速、过载、频率过低等越限报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

自动化的设备投切可减少运行人员对设备的手动操作，以便及时对网络结构进行变化，适应运行的要求。不断增加模型的复杂性和基于人工智能的软件，有助于从数据中产生知识和效率。

参考文献

[1]唐瀚,史浩山.分布式电力监控系统中安全问题的研究与实现[J].电讯技术,2004,(04).

[2]李锋博.电力监控系统在奥运场馆中的应用[J].低压电器,2008,(20).

[3]江坤,张智勇.OPC技术在楼宇自动化中的应用[J].智能建筑与城市信息,2006,(11).

[4]陈明.智能大厦电力监控系统的应用[J].智能建筑与城市信息,2007,(08).

[5]梁竹靓,石超.基于CORBA技术的分布式电力监控系统的设计[J].电力系统保护与控制,2008,(17).

作者简介：李洋（1981—），女，辽宁本溪人，2009年毕业于广东工业大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，现供职于东莞市开关厂有限公司。

智能电力监控管理系统 篇7

关键词：智能路灯,电力载波,单灯控制

0引言

随着城市建设的快速发展,特别是道路照明及景观照明等城市亮化工程的广泛实施,城市照明系统规模越来越大,各类照明设施、设备数量也越来越多,提高路灯系统的统一化管理是迫切需要的[1]。

本文详细介绍了智能路灯系统总体设计,可以实现路灯的智能控制,从而更好地达到“网络化、智能化、节能化”的目的,本设计以物联网为中心,以低压电力载波为主要信道,实现了单灯的控制监测与电缆被盗监测。

1电力载波通信技术

电力载波通信技术是通过电力线网络进行信号传输的通信技术[2]。电力线载波通信速率受到多种因素的影响,如具体设备和调制方法等[3]。通过采用扩频、选频、自适应调制和中继等技术,基本解决了电力载波在传输过程中的噪声干扰和信号衰减严重等问题。

低压电力载波通信技术与其他的通信方式相比有以下几个优势:1)价格上的优势。电力线载波通信采用电力线作为载体,无需再铺设额外的宽带和光缆线路,成本低,建设周期短。2)使用上的优势。当设备接通电源的时候,设备就接入到了电力载波通信网络。3)电力网络覆盖度极高,可不受布线的困扰和无线环境的影响。此外,将电力线载波通信应用于路灯监控系统中,抗干扰能力和通信速率也能满足路灯监控的需求。

2系统整体结构设计

图1为路灯监控系统结构框图。

系统主要由三个部分构成,即单灯控制器与电缆被盗监测终端、控制箱和上位机。单灯控制器通过微处理器控制各传感器模块,实时监测环境中的光照强度和声音大小,然后将这些数据通过电力载波网络发送给路灯集中控制器;电缆被盗报警监测终端可实现全天候电缆被盗报警,线路在工作状态下或非工作状态下均可进行24小时不间断监测。控制箱包括集中控制器和电缆被盗监测主机,路灯集中控制器由载波通信模块和以太网接口组成,一方面负责电力载波网络的构建;另一方面负责数据的转发;电缆被盗监测主机有电防盗、无电防盗、停电防盗三种防盗功能。远程监控中心的上位机通过以太网接口将接收到的数据进行处理、存储和分析等操作,并最终制定出合理的路灯调度方案[4]。

上位机是指在计算机操作系统平台下运行的路灯照明智能软件,主要用于进行组件的配置和管理,配置主要表现为系统平台及数据库的初始化、设备列表的导入等;管理主要表现为用户对路灯执行操作,查看路灯状态及执行生成列表和报警等功能,在整个系统中属于应用层面[5]。为保证上位机软件稳定可靠运行,在设计时对软件进行自动测试,同时模拟十万盏以上路灯运行环境,充分测试系统的负载能力,长期运行不会导致监控计算机效能降低或系统运行崩溃。可根据需要对设备进行分区管理,用户界面上需要显示相应的系统结构树形图;需要具有制定分区或全部分区进行分组或全局遥控功能;可对设备单个节点控制器的输出电压、输出电流、开关工作状态等数据或状态进行检测;具有系统档案管理功能,既能进行终端设备的添加、删除、编辑和参数设置等,同时也可以多用户同时进行操作。

集中控制器是指路灯照明监控系统中电量信息采集和远程控制数据传输的关键设备,安装在路灯箱变中低压配电变压器的低压侧,属于系统的网络层面。集中控制器带有独立操作系统,可脱离监控中心独立执行命令以及数据保存。在监控中心发生停电或者其他系统故障以及移动网络临时故障时,集中器可独立执行预设各种定时任务,系统设备设计兼容TCP/IP、GPRS、EIA-709.1、EIA-709.2、EN50065-1国际标准,并且提供与其它工控标准(如Modbus等)通信的接口,可为二次开发、产品升级开放接口;系统采用Lonworks总线式结构,网络内任一节点发生故障不会影响系统运行;电力线通讯带有自动路由以及载波监听协议,有效的保障了系统的稳定性,降低了误报率。

电缆被盗监测主机接收来自终端的载波信号,在规定的时间内没有收到信号,主机判定为某路电缆断线,并发出报警指示,也属于系统的网络层面。电缆被盗监测主机有电防盗、无电防盗、停电防盗三种防盗功能。有电防盗采用的是电力载波的通信方式,由于电波干扰大,有电防盗的距离也相对较短能达到300m-1000m;无电防盗采用的是无源技术,干扰相对较小,防盗距离能达到10km,准确率达100%;在停电状态下进入停电防盗模式,如出现断线或被盗割,由于中途电线已断,电力线载波通信信道不通,收不到载波信号,从而发出报警信号[6]。

单灯控制器指进行控制和检测路灯的工作状态的设备,安装于每盏路灯上,属于系统中的感知层。具有电力线载波通信的功能,通过供电电力线与集中器保持互通,接受和执行各种指令,并将执行结果和数据送回集中器。

电缆被盗报警监测终端监测受保护的电力电缆,不需另外布设线路,实现全天候24小时连续监测。终端定时通过电缆向监测主机发送载波信号,载波信号的包络为数字方波。

3单灯控制器硬件设计

单灯控制器负责板上传感数据的采集,数据通过电力线传输,其硬件框图如图2所示。采用STM32F103VCT6作为微处理器,STM32是意法半导体基于ARM Codex-M3的32位嵌入式处理器。STM32F103VCT6有11个定时器、13个通信接口和112个快速I/O端口,通过这些接口与控制电路、传感器和电力载波通信模块连接。

外围电路主要有传感器模块、电源模块、继电器和电力载波通信模块、电缆被盗监测模块几个部分组成,另外还包括有RS232通信接口、传感器接口、程序下载调试接口等。传感器负责采集环境的信息,经过信号处理电路处理以后送入到STM32F103VCT6中进行分析处理。单灯控制器的电源由LED路灯电源接入,输入为48V,经过路灯控制器电源模块,产生各个硬件模块所需的供电电压。电力载波调制解调模块负责数据通信,实现各路灯控制终端的通信,并结合相应通信协议实现网络多跳传输[7]。

电力载波模块完成调制解调功能除了需要芯片之外,还需要相应的外围电路完成信号耦合,供电,信号滤波等功能。图3是电力载波调制解调器的硬件框图。本设计使用的电力载波通信模块为M1200E M1200E的外围电路可分为电源电路、电力线耦合电路、发送滤波电路、接收滤波电路、SPI接口电路、晶振电路和过零电路。由于M1200E具有较高的接收灵敏度,因此在电源的设计时要尽可能地降低电源纹波幅度[8]。M1200E与主控端的数据交换通过SPI(Serial Periphera Interface)实现。在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,简单高效,最高速率可达几Mbps,并且能够与MCU实现简单良好的联接。

4软件设计

本文采用目前应用最广泛的单片机软件系统开发工具keil u Vision4该软件具有强大的仿真功能,支持汇编及C语言编程。以下为系统完整的通讯过程:

上位机通过定时扫描的方式,每隔一段时间给控制箱发送指令数据,控制箱在收到数据后,根据监控中心所要获得的信息,给单灯控制终端和电缆被盗监测终端发送包含特定功能码的消息;单灯控制终端和电缆被盗监测终端收到控制箱的消息后对其进行解码,并执行功能码对应的函数,完成相应的操作;最后将数据通过应答的方式返回给控制箱,控制箱接着将数据转发上位机。

单灯控制器通过扫描的方式不断地检测相关子程序的中断,当检测到中断发生时,则立即跳转到相应的子程序执行,并在子程序执行完成后继续返回主程序运行。其中,对各个中断根据中断嵌套来进行优先级的设置,保证了系统运行的实时性和稳定性[9]。下图为单灯控制器主程序流程图。

5系统测试

为了保证系统能够正常工作,在使用之前进行了测试。首先检查电路板焊接以及电路连线的正确性,逐模块进行检测。在完成这个工作之后,进行系统的功能测试,在实验室环境下,PC机相当于上位机,将电力载波通信模块与两台PC机相连,测试通信功能,再将控制箱与PC机通过串口RS-232相连,进行PC机通过电力载波与路灯控制终端的通信。表1为电力载波通信测试结果。

6结论

本文设计了一种基于电力载波通信技术的路灯监控系统,并制作了开发板,完成了一套完整的系统模型的开发。该开发系统设计十分灵活,经过多次的反复实验,该单灯控制器工作稳定,通信距离远,能够完成基本的远程控制功能。目前由于电网质量问题的限制,通信距离在几百米到2、3千米之间,如果加入路由算法以及采取中继等方式,该单灯控制器将可以运用于实际道路路灯检测系统中。

参考文献

[1]袁舟.基于电力载波通信的路灯监控系统设计[D].成都:电子科技大学,2014.

[2]田亚辉.基于Zig Bee的城市路灯无线监控系统研究[D].大连:大连理工大学,2013:1-5.

[3]许文香.基于电力载波的教室电器智能节能系统设计[J].现代电子技术,2008(19):29-32.

[4]高伟.基于电力载波技术的LED路灯监控系统研制[D].浙江大学,2012.

[5]高云红,梁小廷,张庆新.基于Zig Bee的智能路灯控制系统设计[J].现代电子技术,2013,36(4):194.

[6]http://wenku.baidu.com/view/d6daec8402d276a200292eeb.html

[7]Majumder A.Power line communications[J].Potentials,IEEE,2004,23(4):4-8.

[8]郭淑贞.基于电力载波技术的路灯监控系统设计分析[J].通信电源技术,2013,30(6):73-77.

电力监控系统在智能变电站中的应用 篇8

1 电力监控系统的概述

电力监控系统也简称为SCADA系统, 在控制中心OCC中, 有对供电系统进行集中管理、调度、实时控制以及数据采集等功能。充分利用遥控、遥信、遥测和遥调四个功能, 对供电系统设备的运行具体情况进行实时监控。更重要的是可以将供电系统出现的各种事故、报警事件等掌握在内以及找出最佳的解决方法来处理这些事情。在电力监控系统的后台工作站中, 还有数据归档与统计报表的功能, 这样方便供电系统管理, 减少管理方面的麻烦。

从20世纪90年代末至今, 伴随着计算机技术和网络技术以及通信技术的迅速发展, 基于计算机科技发展的电力监控系统发生了很大的变化。例如微机保护产品、调度自动化产品和当地的基础自动化等。总的来说电力监控系统就具有以下一些功能:电网安全监控、电量和非电量的监测、系统参数自动进行调整、中央处理信号、电压无功综合监控、电能自动统计报表、事故提醒、自动记录事故处理全过程, 通过微机控制实现保护蓄电池以及微机远动一体化等功能。电力监控系统为推行变电所无人值班方面的工作提供了强大的技术支持。

2 常规电力监控在智能变电站中的应用

2.1 在智能变电站中, 电力监控系统对配电室内的二次设备进行智能化的改造

在安全自动化设置装备、传统测量仪表、操作控制、信号系统等。其在建筑设备自动化管理系统、网络通信系统、办公自动化管理系统、事故发生自动报警系统等, 有自动化系统间相互通讯和信息共享功能。避免了传统常规的人工电力管理, 可以通过计算机网络进行电能的测量、监控、采集信号、事故处理和超负荷控制, 轻易就可以使智能变电站中的配电管理更加清晰明了, 大大提高了配电系统的系统性、安全性、可靠性和管理水平。电力监控系统可以方便和智能变电站中的其他系统和通信设备进行通信联系, 具有良好的开放性能。例如:在一个大型的小区中采用智能化设计, 小区的总体面积比较大, 有很多建筑物, 有厂房、办公用楼、办公宿舍和饭堂等。园区中有装有一些大型空调、动力电源、安全设备等装置。在电力监控系统中, 共有5个10k V的变电站, 每个变电站有两台10k V/380V的变压器, 采用两进线一母联结构, 每个变电站内有低压馈出线80多条。提高小区智能变电站的管理水平, 采用了电力监控系统, 可以将全系统分为5个小工作站和1主监控中心, 主要的通讯网采用100m TCP/IP光纤以太网, 小站内的现场监控层使用Modbus总线通讯。

2.2 在智能变电站中, 电力监控系统中的数据采集

电力监控系统在设计中提出对远动数据通道的技术方面的一些要求, 主站监控系统的基本功能和主要设备的基本功能有:实现对遥控对象进行遥控, 遥控方式包括以下三种, 分选点式、选站式和选线式控制;实现汉化的屏幕画面、模拟盘显示和其他方式显示, 以及事故处理记录信息的打印;实现电能统计, 日月报表的打印;实现系统自检功能。

在数据采集方面, 开关量的采集中, 可以收集隔离开关状态, 运行报警信号, 断路器状态、接地状态灯信息。电流监控系统会对模拟量进行采集, 如对各段母线电压、电流和功率、频率信息进行采集。模拟量有交流采用和直流采用两种方法采集方式。电力监控系统还会对电能进行计量, 通过对有功电能和无功电能的采集。而电力监控系统是利用软件计算和电能脉冲计量的方法。软件计算是指运用交流的采用方式, 数据采集系统得到的电流、电压、功率值, 利用软件计算得出无功电能和有功电能。电能脉冲计量法是指利用机电一体化的电能表或者脉冲电能表。利用电力监控系统来实现对智能变电站物配电系统的整体全面管理。这样极大的提高了智能变电站的管理水平和安全性, 避免传统方式中需要更多的人力物力, 减少了火灾事故带来的重大损失, 还大大降低了小区管理工作中运营的成。通过电力监控系统的合理运行, 提高了小区智能变电站管理的智能化水平。

3 电力监控系统的使用价值

在智能变电站中, 使用电力监控系统, 可以降低运营的成本, 提高管理的效率, 减少事故带来的损失。例如, 帮助用户方便快捷有效管理现有的资源和用电的负荷, 这是减少设备运行和电能消耗方面支出的有效方法。通过一些数据分析, 使用电力监控系统, 可以监督用户合理有效地充分利用设备, 减少添加多余的设备, 尽量避免了大量资源的浪费, 从而做到节约大量投入资金。在减少损失方面, 在发生重大事故前, 监控系统会提前发出事故的提醒, 因为系统会发现潜在的故障, 这样可以避免事故的发生, 就算发生一些事故, 系统有自动跳闸功能, 可以将损失降到最低。其次, 系统发现潜在的故障, 可以大大降低设备维护的费用, 延长设备的使用寿命。

4 结论

总而言之, 电力监控系统实现了全面的配电系统的智能监控过程, 很好地帮助用户提高智能变电站中的用电管理水平, 很大程度上降低了电力设备运营的成本。使用电力监控系统, 在智能变电站管理中可以达到智能、高效、节能的目标。可见, 电力监控系统成为了智能变电站的重要组成部分。电力监控系统的系统性、可靠性和安全性以及提高电能使用的效率, 节约用电的成本, 使用者的生产和生活关系密切, 智能的电力监控系统在这些方面都提供了强有力的保证。

摘要：目前, 智能变电站发展已成为智能电网发展的基石。在很多区域及局部电网为满足智能化管理和节能的要求, 使得变电站智能化的应用越来越广泛。随着网络技术、通信技术、视频技术的不断发展, 智能变电站朝着系统化、节能化、绿色、环保的方向发展。在智能变电站中使用电力监控系统可以提高电力的管理水平, 降低运营的成本。是一种具有极强的安全性、可靠性、智能性的全面监控系统。本文就电力监控系统在智能变电站的应用进行研究。

智能电力监控管理系统 篇9

电力监控系统是电力系统数字化和信息化的产物, 是智能电网的基本组成部分, 建设安全可靠的电力监控系统对智能电网的发展有重要的作用。电力监控系统主要用于电力系统、工矿企业、科研设施、医院、智能建筑等诸多领域的供配电系统中[1], 以实现对电压、电流、功率、功率因数、频率和电能等电力参数的实时监测和显示, 并能根据监测结果对相关设备进行控制, 提高供配电系统的可靠性和安全性。智能测控仪表是电力监控系统的前端元件, 其主要作用是高精度的测量所有常用电力参数, 并具有数据通信和远程控制功能, 以实现与电力监控系统之间的信息交换[2]。

1 电力监控系统的结构

电力监控系统是以现代电子技术、计算机技术、网络通信技术和测控技术为基础, 通过对供配电系统中的高压开关柜、低压开关柜、电力变压器、测控仪表等设备的工作状态进行监控, 实现供配电系统的集中监控管理和分散数据采集。电力监控系统主要由现场监控层、网络通信层和系统管理层构成[3], 其系统结构如图1所示。

1.1 现场监控层

现场监控层是电力监控系统中的最底层, 位于变配电系统现场, 主要包括各种测控仪表、智能断路器、微机保护装置、温湿度控制器和现场监控装置等。现场监控层的主要作用是采集变配电系统现场的电压、电流、功率、功率因数、开关状态等信息, 并将采集到的信息通过网络通信层传递给系统管理层。同时, 现场监控层也可以作为执行单元, 通过网络通信层接收系统管理层发出的各类指令。现场监控层中的设备或装置应相对独立, 可以不依赖于监控网络而独立运行。

1.2 网络通信层

网络通信层是电力监控系统中的中间层, 负责与现场监控层中的设备或装置进行数据通信, 收集各类设备或装置的数据或状态信息, 进行处理后集中打包传送给系统管理层, 同时负责接收系统管理层发送的各类指令, 并转发给现场监控层。网络通信层通常由现场总线通信网络和以太网通信网络构成。

1.3 系统管理层

系统管理层是电力监控系统中的最高层, 位于监控室内, 主要由电力监控管理计算机及其外围设备、网络设备等构成。系统管理层负责对整个变配电系统进行监控, 其主要作用是解析网络通信层上传的数据包, 对数据进行管理和分析, 并根据系统运行的状态, 向现场监控层中的设备或装置发送指令, 执行相关操作。

2 智能测控仪表的设计方案

智能测控仪表位于电力监控系统中的现场监控层, 用于完成电力参数的数据采集与传输, 并执行由监控主机下发的操作指令。智能测控仪表不依赖于监控网络而独立运行, 其最基本的功能是电力参数的采集与显示、数据传输和远程控制[4]。此外, 根据不同的需求, 智能测控仪表还可以具备电能质量分析、费率计量、故障信息和事件记录等功能[5]。

2.1 智能测控仪表的基本结构

智能测控仪表的基本结构由输入模块、数据处理模块和输出模块三部分构成, 其结构框图如图2所示[6]。输入模块主要包括互感器接口电路、开关量输入接口电路, 主要用于采集交流电压信号、交流电流信号、频率信号以及负荷开关位置、低压断路器位置、熔断器熔断状态等状态信号。数据处理模块主要由微处理器、测量芯片、数据存储器、晶振电路和复位电路等构成, 主要起输入信号采集、电气量计算、逻辑控制、故障信息处理等作用。输出模块主要由通信接口、开关量输出接口和显示接口等构成, 主要起数据通信、输出控制、数据和状态显示等作用[7]。

2.2 智能测控仪表的硬件电路设计

在设计电路时, 微处理器选用富士通微电子 (编者注:相关业务部门在2013年8月已被Spansion收购) Cortex-M3家族的32位处理器MB9BF618;三相电压、三相电流、频率、功率因数等电力参数的测量使用测量芯片ATT7022D;数据通信可采用RS485总线通信方式或者以太网通信方式, 其中RS485总线接口使用RSM485D芯片实现, 以太网通信接口使用以太网控制器ENC28J60和RJ45插座HR911102A实现;输出控制电路采用启动继电器闭锁形式;显示电路使用液晶显示屏实现[8]。

2.2.1 输入信号测量电路设计

在设计测量电路时, 假定输入电压的额定值为220V, 输入电流的额定值是5A, 输入电压信号先经过一个110kΩ电阻, 将其变换为-2m A~2m A的电流信号, 然后使用2m A/2m A电流互感器进行采样, 输入电流直接使用5A/5m A的电流互感器进行采样, 采样后的信号经过调理电路后, 送给ATT7022D的差分信号输入端, 所设计的测量电路如图3所示。图3中的UAP、UAN为输入电压UA经采样和信号调理后的差分输出端子, 同理输入电压UB的差分输出端为UBP和UBN, 输入电压UC的差分输出端为UCP和UCN;IAP、IAN为输入电流IA经采样和信号调理后的差分输出端子, 同理输入电流IB的差分输出端为IBP和IBN, 输入电流IC的差分输出端为ICP和ICN。

2.2.2 通信接口电路设计

RS485总线接口电路如图4所示, 图中RSM485D是集成双路电源隔离、电气隔离、RS485接口芯片和总线保护器于一身的双路隔离收发器模块, 具有很好的隔离特性, 隔离电压高达2500VDC。图4中的TXD1和TXD2是R SM485D发送端, RXD1和RXD2是RSM485D接收端, 它们分别与微控制器的发送端和接收端相连;SCK1和SCK2为分别为两路RS485总线的控制信号, 当它们为高电平时RSM485D的接收使能, 当其为低电平时RSM485D的发送使能。

以太网接口如图5所示, 图中的ENC28J60是美国微芯科技公司推出的以太网控制器, 内置以太网媒介访问层 (MAC) 和物理层 (PHY) , 可按以太网协议可靠地收发信息包数据, 采用标准的SPI串行接口与微处理器相连, LEDA和LEDB用于网络活动状态指示。

2.3 智能测控仪表的硬件配置图

该智能测控仪表具有10路无源开入接口、2路继电器开出接口和2路4~20m A电流输出接口, 其硬件配置图如图6所示[9]。图中端子1~4为4~20m A电流输出端子, 也可以根据需要设定为脉冲输出端子;端子13为RJ45通信接口;端子14、15为RS48总线接口;端子16、17为仪表固定开入接口, 端子5~12为扩展开入接口, 端子18为仪表自产+24V电源接口;端子19~22为继电器开出接口, 且均为常开触点, 分断电流能力为5A;端子23、24为仪表的电源输入端, 当电源为直流时, 23端子接电源正极, 24端子接电源负极;端子25~30分别为三相电流输入端;端子31~34为三相电压和中线电压输入端。

3 智能测控仪表的应用及测试

3.1 智能测控仪表的接线方法

当使用该智能测控仪表测量三相四线系统中的电压和电流时, 如果待测量线路的相电压大于375V或线电压大于650V, 则使用三个电压互感器和三个电流互感器接成四线星形结构, 并设置合适的电压变比和电流变比, 其接线方式如图7所示。如果待测量线路的相电压小于375V或线电压小于650V, 可将图7中的三个电压互感器去掉, 或是将电压互感器的电压变比设为1。

当使用该智能测控仪表测量三相三线系统中的电压和电流时, 则使用两个电压互感器和两个电流互感器接成三角形结构, 并设置合适的电压变比和电流变比, 其接线方式如图8所示。

3.2 智能测控仪表的测试结果

按照国家相关标准对该智能测控仪表进行了测量检验, 其测试结果如表1所示。从测试检验结果可知, 该智能测控仪表能够满足电力参数测量的需要。

4 结论

智能测控仪表可以作为仪表单独使用, 以取代大量传统的模拟仪表, 也可以作为电力监控系统的前端设备, 完成数据的采集与显示、数据通信和远程控制。智能测控仪表具有较强的灵活性和可定制性, 且投资小、免维护、抗干扰能力强, 便于构成电力监控系统, 应用前景广泛。

参考文献

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智能电力监控管理系统 篇10

长期以来, 传统监控技术已经广泛应用于电力系统的生产办公环境监控应用中。随着视频内容分析 (Video Content Analysis) 技术的持续发展, 电力系统应用提出了智能化、高效化的新要求。因此, 我们需要适应电力行业安全稳定要求, 致力于解决各种异常情况的自动检测, 例如:限制、危险区域内的人员检测;人员运动轨迹获取与分析;施工人员触电倒地异常事故检测报警;电力设备开关闭合自动检测;限制区域可疑人员的身份验证;摄像机非法破坏自动检测;电力生产现场安保措施检测分析;生产办公场所的智能化三维实景展示等。

本文通过计算机视觉、图像处理、三维重建等技术实现智能监控, 根据电力系统应用场景实际应用要求设计、实施和实验, 致力于有效提高监控系统的安全性能和鲁棒性, 实现一定的社会效益和经济收益, 为电力系统正常运行提供信息化服务与支撑。

1 智能监控系统介绍

为了分析场景行为, 需要准确捕捉人体运动、测量人体行走轨迹和识别人体姿势。经过分析, 我们提出了一套多功能场景分析系统 (功能设计如图1所示) , 包括摄像机自动标定、人员检测、人员跟踪、姿势分类、行为分析、三维重建等模块。接下来我们对各重要模块的功能进行简要的介绍。

1.1 摄像机标定

通过摄像机自动校正技术, 实现二维图像信息和三维空间实物之间的有效转换。本模块是场景三维重建实现的重要基础。

1.2 人员检测

本模块的目的是为了判断视频信号中是否出现人员。通过图像处理技术, 首先把图像分散的前景像素聚合成为一个物体, 再对物体的形状和大小进行分析, 判断其是否为人体, 并对每一个检测得到的运动人体进行标记。该模块可应用于电力系统总限制或禁止区域内出现的可疑人员检测。

1.3 人员跟踪

一旦人员被检测标记, 会一直被跟踪直至其离开视频场景。该模块输出的人员运动轨迹是场景行为分析的重要特征, 是整个系统设计的重要组成部分, 将对系统的检测准确性发挥决定作用。该模块可用于判断人员运动轨迹和方向是否出现异常。

1.4 姿势分类

在获取场景每个人员的位置后, 根据标定框的属性如大小, 长宽比例, 在时空建模的基础上进行动态分析, 得到人员姿势的分类识别, 可应用于触电跌倒的自动检测。

1.5 行为分析

根据人体运动轨迹和姿势类别, 在特定场景知识的帮助下判断是否出现异常情况。例如, 当人体进行现场施工时, 突然倒地并长期处于静止状态, 这种异常的行为方式可以作为系统触发告警信号的重要依据。

1.6 三维重建

经过以上各模块的处理, 系统最后通过三维重建 (3-D Reconstruction) 技术有效重现场景, 协助进行后期事故分析和员工技能培训, 以符合实际生产需要。

2 采用算法讨论

2.1 摄像机自动标定

为了提高处理效率, 我们提出在摄像机静止的前提下通过测量手段实现摄像机自动标定。首先, 对现场场景中的固定物体 (如地砖、栏杆、安全标记线) 尺寸进行测量, 然后对该物体在图像中出现的二维坐标位置进行自动或者手工匹配。通过这种方式实现二维图像信息和三维空间实物之间的有效转换, 为后续人员检测、跟踪和三维场景重建打下良好基础。

2.2 人员检测

在进行人员检测前, 必须对图像背景进行建模。在摄像机静止不动的前提下, 我们采用高斯混合模型 (GMM) 实施背景减除处理。每个高斯分布的参数不断循环更新, 能够排除图像中人员阴影的干扰。同时, 发挥对应不同场景的自适应性, 在图像像素处理中动态选取高斯分布数目, 提高图像处理的效率。视频信号中每帧包含人员的图像都将进行分割处理, 提取前景相应部分来标记检测物体。通过图像处理技术中的腐蚀/膨胀处理对前景进行迭代优化, 进而产生准确的人体轮廓。然后, 系统把人员在图像中所占面积和位置定位框的长宽比例输入到k-NN分类器中进行识别, 最终得到人员检测结果。实验证明, 这种方法高效准确度高, 既能排除图像噪音干扰, 又能避免复杂的数据训练过程。

2.3 人员跟踪

在视频信号中检测到人员后, 接下来进入人员跟踪处理。根据目标的自身特征, 如颜色、形状、运动方向、纹理等, 建立起在连续时空图像各帧之间跟踪目标的对应关系。系统对视频内容中每个跟踪目标采用颜色直方图的特征值来标示。经过对现有算法的综合比较, 我们采用了达到实时性能的Mean-shift跟踪算法。在完成摄像机自动标定后, 系统有效实现二维信号和三维空间的转换, 计算得出视频中每个人员的行走轨迹, 同时根据帧频数量计算得到人员行走速度。为了提高人员跟踪的准确性, 系统还应用了平滑处理所需的Double Exponential Smoothing (DES) 算子, 对移动人员的行走轨迹进行跟踪和后处理。

2.4 姿势分类

在完成人员跟踪后, 系统进一步实施人员姿势分类处理。根据分析结果, 图像中的人员面积、人员标定框的长宽比例和人员检测的图像坐标被选取作为特征值, 得到人员在当前帧的检测度量。接着, 我们给每个检测人员分配一个选择分配一个连续的隐马尔科夫模型 (CHMM) , 从而解决单帧识别准确率不稳定的问题, 保证识别分类结果在时域上的连续性。我们可以根据实际需要对人员姿势类别进行定义, 再应用到场景分析中, 如检测模拟触电倒地的异常场景。

3 实验结果

为了验证系统的性能, 我们对20段时长共约100分钟的MPEG4格式视频进行实验分析, 图像分辨率为1024×768像素, 帧频为15-30帧/秒。视频中包括了在供电企业内5种不同的生产办公场所环境, 包括12名穿着不同颜色衣服、不同性别、不同身高的生产人员。我们的系统运行在配置了3.0 GHz CPU的单台PC上, 经过系统测试, 运行速度达到每秒18帧, 基本达到实时监控的生产实际需要。其中, 我们对出现在限制或危险区域的人员进行重点检测, 正确率达到96.2%。通过人员跟踪, 系统能对人员行走轨迹和行走方向做出正确的判断, 从而可对场景人员的位置进行准确定位和对潜在事故危险进行预防报警。另外, 通过模拟人员触电倒地的异常情况进行检测, 正确率为90.0%。在实验视频中准确检测可疑人进入限制区域并触发告警。同时, 系统能对自动检测得到的可疑人员或场景放大, 进行有效的存储, 也可以传输视频数据到远程监控中心或者自动发送告警短信通知相关人员。系统还能根据颜色特征, 判断现场施工人员是否佩戴安全帽。当人员在限制区域出现时, 在监控视频中被方框锁定, 安全帽被检测并被系统用红色方框标记。系统还会自动截取人员脸部, 把信号及时传送到远程监控中心, 用于核实人员身份和进入禁区的权限。最后, 在实现摄像机自动标定的基础上, 系统可根据输入的人员、物体模型进行现场三维重建工作。

4 结束语

本文对智能视频监控技术在电力系统不同应用场景的检测应用进行了实验和分析, 对可疑人员检测、运动轨迹分析、触电异常倒地、安全工作帽检测等应用场景进行了研究和讨论, 设计出一套能自动检测识别可疑物体或异常场景并有效存储、显示和传输视频信号的智能监控系统。实验证明本文所述系统具备一定的实时处理能力 (18帧/秒) , 三维重建部分能有效重现场景, 有助于后期分析和培训, 符合实际生产需要。

本文提出采用计算机视觉、图像处理、模式识别等信息化技术解决电力系统的智能监控系统问题, 根据电力系统安全稳定运行的需要, 设计研发了实时视频智能监控系统, 实现准确的人员检测、跟踪、分类、识别和场景三维重建。本文相关的智能视频检测技术能进一步实现电力系统的自动安全维护, 从而有效预防事故发生、保护人身安全, 推动安全监控的智能化和高效化发展。

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