徐悅

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：近年來物聯(lián)網技術得到了快速的發(fā)展，在電力行業(yè)中也可以采用物聯(lián)網技術以提高電力生產的效率和電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。為此本文分析了物聯(lián)網技術與電力監(jiān)控系統(tǒng)之間的關聯(lián)和適用性，之后對物聯(lián)網技術在構建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)應用進行了闡述，對于提高物聯(lián)網技術在電力行業(yè)中的應用范圍具有一定的價值。

關鍵詞：物聯(lián)網技術；智能；電力；監(jiān)控系統(tǒng)

引言

物聯(lián)網應用在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)直接或間接的數(shù)據采集，將采集到的電氣設備運行數(shù)據進行上傳，構建智能化電力監(jiān)控平臺、性能分析與維護，并可實現(xiàn)對電氣設備的預測性維護，提前發(fā)現(xiàn)電網設備在運行過程中存在的安全隱患。此外，物聯(lián)網技術還可以工業(yè)視覺功能，應用在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對電力圖像信息的采集與傳輸。

一、物聯(lián)網技術概述

物聯(lián)網技術具有較強的計算與智能分析能力，利用大數(shù)據、人工智能、高性能內存分析、從邊緣技術到平臺技術，分級計算滿足不同層次的需要，所采用的算法也較為靈活。物聯(lián)網技術可以實現(xiàn)分布式時序數(shù)據存儲，不需要頻繁離線歸檔，具有高壓縮比、高吞吐、高穩(wěn)定性、高可靠性等特點，還具有強勁的數(shù)據接入與處理能夠，故符合電力監(jiān)控系統(tǒng)的需求。

二、智能電力監(jiān)控系統(tǒng)

電氣設備在運行的過程中，需要借助電力監(jiān)控系統(tǒng)才能掌握電氣設備的實時運行狀況，同時采用監(jiān)控網絡系統(tǒng)可提高變電站的自動化水平和智能化水平。實現(xiàn)電力監(jiān)控的功能，需要采用相應的保護測控裝置。綜合保護測控裝置在變電站中是屬于二次電氣設備，能夠保護電網中的線路、變壓器等設備，一般綜合保護測控裝置都是成套設備，位于主控室內的各個屏柜中。在變電站中，采用了大量的光纖作為設備之間的連接通道，而降低了電纜在升壓站中的使用量，這樣從變電站的建設成本方面具有較高的經濟性。

在變電站的監(jiān)控網絡系統(tǒng)中，所采用的網絡通信協(xié)議一般為61850協(xié)議。在變電站中的繼電保護裝置建模的過程中采用這種協(xié)議，可以使得保護裝置中的各類信號進行合理的傳遞和共享，提高了保護動作的效率和可靠性，降低了保護誤動的概率。連續(xù)信號一般是有合并單元進行采集，主要包括的模擬量包括電流、油溫、功率等數(shù)據[2]，并通過通信管理機進行上送到主站。離散信號主要是0和1信號，通過變電站中的智能終端動作與一次設備，實現(xiàn)對一次設備的遠程遙控。

三、物聯(lián)網技術在構建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)應用

物聯(lián)網技術在構建智能電力監(jiān)控系統(tǒng)中能夠應用的方面較多，以與用戶具有廣泛而緊密聯(lián)系的配電網為例，其中用戶端智能配電系統(tǒng)是適用于各行業(yè)用戶端供配電監(jiān)控和運行管理的產品，通過對用戶配電網絡和電氣設備提供不間斷保護和監(jiān)控功能，可以提高配電網的供電可靠性和供配電系統(tǒng)的自動化水平，并可構建可靠、安全、高能的供配電系統(tǒng)。

用戶端智能配電系統(tǒng)可以建立供電網絡仿真模型，模擬配電網絡運行，監(jiān)測故障，實現(xiàn)無人值班模式。系統(tǒng)在配電發(fā)生故障時，能在很短的時間內切除故障，保護一次設備，縮小停電范圍。對于發(fā)生故障的部分，能協(xié)助運行人員分析故障原因，快速查找和排除故障，盡量縮短停電時間。對于有備用電源或者備用設備的場合，發(fā)生故障時還能在很短的時間內有選擇性的自動使用備用電源或者設備，提高系統(tǒng)供電可靠性。此外，系統(tǒng)還提供大量的圖形和報表等分析統(tǒng)計工具，幫助管理者提高運行效率。而要實現(xiàn)該功能，需要采用物聯(lián)網技術進行組網。以光纖星型以太網為例，光纖星型以太網適用于面積大、分散的供配電系統(tǒng)，比如大型廠區(qū)、商業(yè)廣場的智能配電系統(tǒng)，包含一個總降變電站或開閉所以及多個10kV的變電所。為了提高系統(tǒng)可靠性，站級控制層以太網和現(xiàn)場總線都可以采用雙網冗余設計。同時，也可以組成光纖環(huán)網。和光纖星型以太網一樣,光纖環(huán)網也適用于大面積的分散的配電網絡，尤其適用于高速公路、地鐵、隧道監(jiān)控這樣的直線型分布的智能配電系統(tǒng)。此外，以變電中的保護功能為例，對于變電站中的綜合保護測控裝置，一般是采用成套保護測控裝置，模塊化安裝和運行，可以提高繼電保護動作的成功率。在保護測控中，所采用的協(xié)議為61850，在該協(xié)議中對于繼電保護模塊，將智能電子裝置分為邏輯節(jié)點、邏輯設備、服務器等層次，通過對繼電保護裝置中的各個功能模塊進行模擬，構建基于IEC61850協(xié)議的數(shù)字化變電站中的繼電保護裝置模型，實現(xiàn)保護數(shù)據的通信和共享，提高繼電保護動作的靈敏性。若采用物聯(lián)網技術通過邊緣設備采集實時數(shù)據，通過數(shù)據分析建立保護動作特征，實現(xiàn)對電氣設備的數(shù)據采集、保護動作參數(shù)的優(yōu)化和安全預警等功能，可以明顯提高電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和保護動作的可靠性。

4 安科瑞產品介紹

4.1概述

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統(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)是應用電力自動化技術、計算機技術和信息傳輸技術，集保護、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網絡化、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、農網變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站多方位的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經濟運行提供了堅實的保障。

4.2 系統(tǒng)結構

Acrel-2000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、網絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網方式可為標準網絡結構、光纖星型網絡結構、光纖環(huán)網網絡結構，根據用戶用電規(guī)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方式。

圖1電力監(jiān)控系統(tǒng)組網方式

4.2.1 實時監(jiān)測

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。其中，10kV配電系統(tǒng)中監(jiān)測的開關量主要有：斷路器分、合閘信號，手車工作、試驗位置信號，遠方/就地切換位置信號、彈簧儲能狀態(tài)信號、接地刀合分信號、變壓器超溫跳閘信號、高溫報警信號，保護跳閘信號和事故預告信號；400V低壓進線回路電參量主要有：開關狀態(tài)、三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值；400V低壓出線回路主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警、三相（單相）電流、三相功率。

4.2.2 詳細電參量查詢

在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線。

4.2.3運行報表

查詢各回路或設備指定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

4.2.4 實時告警

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。系統(tǒng)還具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發(fā)出語音告警。

4.2.5 歷史事件查詢

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.2.6 電能統(tǒng)計報表

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。

4.2.7 用戶權限管理

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數(shù)據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.2.8 電能質量監(jiān)測

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時采取相應的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

4.2.9 Web訪問

展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。首頁顯示場站的變壓器數(shù)量、回路個數(shù)、有功功率、無功功率、用電量、事件記錄等概況信息，可通過實時監(jiān)控、變壓器、通信、視頻切換到需要查看的界面。

實時數(shù)據曲線可監(jiān)測各個回路的線纜溫度、電壓、電流、功率曲線信息。實時變壓器曲線可監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，某天的電壓、電流、功率、用電量等曲線信息。接線圖頁面通過一次圖實時反映電氣參數(shù)變化，包括遙測、遙信等信息(遙信信號需要斷路供輔助觸點支持)，刷新的時間<=5s。能耗統(tǒng)計頁面顯示各回路的功率峰值和用電量峰值，功率、電能趨勢曲線，電能環(huán)比， 用電排名。運維管理-通信狀態(tài)顯示監(jiān)測接入系統(tǒng)設備的通信狀態(tài)。

4.2.10 APP訪問

設備數(shù)據頁面顯示各設備的電參量數(shù)據以及曲線。

4.3 相關產品

	型號	主要功能
	AM5SE-F 線路保護裝置	三段式過流保護（可經低壓閉鎖，可帶方向）、反時限過流保護（可經低壓閉鎖）、兩段式零序I01過流/反時限過流保護、兩段式零序I02過流/反時限過流保護、重合閘、后加速過流保護（可經低壓閉鎖）、過負荷告警、過負荷跳閘、失壓跳閘、失壓告警、過電壓保護、零序過壓保護、逆功率保護、低頻減載/高頻保護（可經滑差閉鎖）、PT斷線告警、控制回路斷線告警、FC回路配合的過流閉鎖功能、非電量保護、檢同期
	AM5SE-T 變壓器保護裝置	三段式過電流保護（可經復合電壓閉鎖） 、反時限過流保護（可經復合電壓閉鎖）、兩段式零序I01過流保護、兩段式零序I02過流保護、零序反時限過流保護、過負荷告警、過負荷跳閘、PT斷線告警、控制回路斷線告警、非電量保護
	AM5SE-UB PT并列及監(jiān)測裝置	I母PT投入、II母PT投入、PT自動并列解列、PT遙控并列解列、I母PT低電壓告警、I母PT過電壓告警、I母PT零序過壓告警、I母PT斷線告警、II母PT低電壓告警、II母PT過電壓告警、II母PT零序過壓告警
	APQM-E 電能質量監(jiān)測裝置	暫態(tài)數(shù)據（電壓暫降、電壓暫升、短時中斷、沖擊電流等） 穩(wěn)態(tài)數(shù)據（電流、電壓、功率；基波；電壓偏差；頻率偏差；短閃變、長閃變；電壓波動等）
	ASD320 智能操控裝置	?一次回路模擬圖動態(tài)指示；帶電顯示及自檢/核相；兩路獨立溫濕度測量與控制；開關觸頭、電纜搭接頭溫度測量功能；斷路器分合次數(shù)計數(shù)；語音防誤提示；分/合閘、遠方/就地轉換開關；分合閘回路完好指示；分合閘回路電壓測量；預分預合閃光指示功能；人體感應自動照明控制。
	ATE200 無線測溫傳感器	溫度監(jiān)測
	ARB5-M 弧光保護主控單元	8組弧光保護、4組失靈保護、4組電流回路TA監(jiān)測、4組三相電流采集、11路可編程跳閘出口、非電量保護、裝置故障告警；2路RS485、2路以太網、1路打印接口、1路IRIG-B碼對時接口
	ARB5-E 弧光保護擴展單元	弧光信號采集 模擬狀態(tài)傳輸 配合ARB5-M主控單元使用
	ARB5-S弧光探頭	弧光信號監(jiān)測
	ANet-2E4S1	通用網關，2路網口，4路RS485
	ANet-2E8S1	通用網關，2路網口，8路RS485
	ACR220EL	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosφ），RS485/Modbus,四象限電能，LCD顯示
	ACR220ELH	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosφ），RS485/Modbus,四象限電能，LCD顯示，THDu，THDi，2~63次各次諧波分量，電壓不平衡，電流不平衡，平均值
	ADW300	三相電壓、電流、頻率 三相功率、總功率（有功、無功、視在） 正反向有功、無功電能，四象限無功電能，復費率電壓、電流相角，電壓、電流不平衡度 電壓、電流總諧波及2-31分次譜波 當月和上月的電壓、電流、功率記錄 電流、功率需量及實時電流、功率需量
	DTSD1352	三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計；紅外通訊；電流規(guī)格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級

五、結論

物聯(lián)網技術在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應用較為廣泛，其中通過將電氣設備與物聯(lián)網設備進行連接，借助實時流處理架構和大數(shù)據技術，可實現(xiàn)電氣設備缺陷的自動檢測，提高電氣設備運行的可靠性和電力生產的效率。

參考文獻：

[1]王思齊.基于物聯(lián)網的智能電網監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].電源技術，2018，42(1):125-127

[2]李文忠.物聯(lián)網技術在電網多級調度中的應用研究[J].數(shù)字通信世界，2017(7):169-170

[3]智能電網用戶端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2023.01版

[4]企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.

作者簡介：
徐悅，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。手機：18702111076（微信同號），QQ：2885206556
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審核編輯 黃宇