电力设备远程监测系统的设计与实现

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(#) 遥测! 实时对配电系统的各项 电力参数进行不断的采集、分析、处理和 记录。
($) 遥信! 实时对断路器的分合状 态、故障信息进行监测。操作人员通过计 算机平台上的监控软件与配电系统实现人 机对话,利用数据报表进行分析判断,规 划科学的改善方案,为用户提供稳定、可 靠、优质的电力供应。 #$ "! 技术指标
断,对于低压设备,在做好安全防护措施的前提
下,带电作业;对于高压设备,采用两路高压轮换
供电和油机供电以及使用安全防护用具等措施,确
保供电不间断和人员的安全。为防止 *+ 二次端短
路、*, 二次端开路,对每一条接线都采用压接后
再焊接的方法,确保接线牢固可靠,所有线路均严
格按照 工 艺 要 求 敷 设 连 接,-.. 多 条 线 路,无 一
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电力设备远程监测系统的设计与实现
增容;升级性能强,具有多路继电器遥控输出、波 形记录等多项功能,以适应今后电力系统的升级; 性价比高,非常适用于将现有电源站改造成为无人 值守的远程监控智能化配电站。另外计算机存储的 丰富的电力参数信息,既可为设备的正常运行提供 有力的数据依据,又可作为提高业务人员对设备故 障的预见、分析和排除的能力,还可作为工程实例 对学员进行岗前业务知识的培训,并且利用数据库 的查询系统,方便地掌握设备的运行状况。该系统 具有广阔的应用前景和推广价值,且其功能有待进 一步开发利用。
wenku.baidu.com
表 %# 端口设置
(单位:2:;)
系统代码 起始位 数据位 校验 停止位 误差校验
&
8
&

8
I#I
表 &# 数据帧格式
(单位:2:;)
地址位
功能位
数据长度
检验位
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&
! J&
8@
$" $# 软件主要流程图 远程监测系统监测软件主要流程如图 ) 所示。
’# 使用效果和应用前景
电力电源远程监测系统在卫星通信地面站投入 使用后,经过了历次常规试验任务和 “神舟” 任 务的检验,系统运行稳定,数据传输准确可靠,报 警灵敏;该系统提高了工作效率,减轻了值班人员 的劳动强度,使操作人员可以轻松、安心地坐在计 算机屏幕前掌握全局,进一步提高了神舟试验飞船 任务、导弹 ( 卫星飞行试验任务、卫星测控管理及 总装日常通信的供电综合保障能力,达到了预期的 目的。
·电 力 检 测 ·
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电力设备远程监测系统的设计与实现
! ! 摘! 要! 介绍了在电力系统现有电源设备的前提下,通 过软件与硬件的设计,构建一个电力设备远程监测系统的过 程,并阐述了该系统的工作原理及应用效果。
王! 剑! 于洪涛! 李! 巍 " 北京航天指挥控制中心卫星通信地面站
数据库 ·
"! 引言
电力系统作为卫星通信、科研实验等 各项任务的基础系统,其电源设备的可靠 性对于各项任务的圆满完成起着决定性的 作用,因此实现电力设备监测管理的科学 化和自动化尤为重要,体现在:
(#) 电力系统的远程监控是其向智 能化方向发展的必然趋势。采用计算机智 能化管理模式,能够实现对配电设备的集 中监控、集中分析和集中数据处理等主要 功能,可将原有人值守配电站改造成为无 人值守的远程监控智能化的配电站。
[!] 李鸿吉 % )*+,-./-+*0 1% ’ 中文版[&]% 北京:科学出 版社,#’’!(
收稿日期:#’’1 $’ #2
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《电气应用》石化电气专题征稿启事
《电气应用》 继 #’’2 年与中石化电气技术中 心站、中国电工技术学会石化专委会联合成功推 出 《电气应用》 石油化工电气专刊后,受到石油、 石化行业电气工程技术人员的强烈关注和广泛认 可。为深入石化电气领域,加强相关技术与产品 的报道,更好的满足石化电气领域技术进步的要 求,本刊自 #’’3 年开始设置 “石化电气” 专刊, 旨在为石化电气行业的工程技术人员和相关企业 提供一个行业技术交流的新平台。现面向广大相 关电气技术人员征稿。
参考文献
图 !" 通信与数据处理部分流程图
本系统的使用对电力电源系统的使用、维护和 管理提供了一种全新的模式。它可扩展性好,可连 接多达 !# 台电力仪表终端,便于以后电源设备的
[$] 隋振有 % 中低压配电实用技术[&]% 北京:机械工业 出版社,#’’’(
[#] 刘云 % 通信与网络技术概论[&]% 北京:中国铁道出 版社,#’’’(
的必然途径。远程监控系统以计算机为平 大和最小值记录、异常记录和报警功能。
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电力设备远程监测系统的设计与实现
! ! (") 备用路高压和低压 #$%、#$" 开关节点! 监测相电压、线电压、电流、频率、有功功率、无 功功率、功率因数、有功电能、无功电能、过电压 和欠电压报警。
模块、数据库模块及管理模块。 $" &# 通信协议
系统采用开放式 /01234 5 #*6 协议,/01234 网络在 一 条 屏 蔽 双 绞 线 上 使 用 主 从 应答式 进 行 通 信, 即 半 双 工 通 信 方 式。监测计 算 机 发 出 询 问 信 号 寻 址 到一 台 唯 一 的 终 端 设 备 (电 力 仪 表),然后,终端设备返回的应答信 号以 相 反 的 方 向 传 输 给 监 测 主 机。 /01234 网 络 最 多 支 持 )! 个 终 端 设 备,通信地址为 . 7 )8,它们以并联 方式接于通信线上,波特率为 8 !.. 7 89 !.. 2:; ( 4,均可根据需要设定。 通信端口设置和数据帧格式如表 8、 表 ! 所示。 $" !# 开发工具 使用 +:43<=><4:? @A . 作为开发设 计语言,进行程序编写;以 /:?B040C; ,??D44 !... 数 据 库 格 式 存 储 数 据, 软件完成后,该系统可运行于 E:FG 10H4 操作系统平台之上,有利于监 测系统的推广应用。
电力设备监测系统的参数显示 % & 刷 新一次,故障报警响应时间小于 % &,自 动记录 电 力 参 数 (抄 表) 每 小 时 一 次,
间,使电力设施处于良好的运行状态,为 形成报表。
用户提供可靠的电力供应。 (%) 电力设备监控系统是用科技手
段改变人员值班方式、改善设备管理模式
(#) 主用路高压 ! 测量相电压、线 电压、电 流、频 率、有 功 功 率、无 功 功 率、功率因数、有功电能、无功电能,最
($) 电力监控系统的使用是保证用 电设备可靠运行的必然要求。通过集中监 控系统可以在故障前发现故障隐患,故障 时及时报警、显示具体故障部位及原因, 从而减 少 故 障 的 发 生, 缩 短 故 障 排 除 时
在电力系统现有的配电设备 (使用 模拟仪表) 基础上,安装电力监测部件 ———网络电力仪表,将电力参数模拟信号 转换 为 数 字 信 号,通 过 与 计 算 机 通 信 实现:
(#) 电子值班表格! 根据值班要求,自动抄 表,记录各项电力参数,形成值班表报。
(,) 值班员登录功能! 系统在每天交接班时, 强制要求值班员输入自己的姓名和密码,录入数据 库中的值班表格中。
(2) 历史记录查询、打印功能! 操作人员可 以方便地查询、打印以前所发生的故障报警记录和 值班记录。
(9) 曲线图显示功能! 提供电力参数 (电压、 频率、功率因数和负荷) 历史曲线图查询显示。
差错。
$# 软件的设计与实现
$" %# 软件功能设计 目前市场上的监控软件与本单位的电力系统无
法匹配,不能使用,因此必须自主开发与本单位电 源设备相适应的监控软件,以正确性、鲁棒性和可 扩展性为设计原则,达到功能实用、操作方便、界 面友好和形象直观等要求。监测软件从功能上可分 为四个主要模块:数据通信模块、数据处理和显示
图 %! 电力监测系统主界面
监控软件主要设计功能如下: (%) 监控界面! 与实际的高低压配电一次系 统图一致,各种高低压电力参数在监控界面上实时 显示,形象直观。 (") 声光报警功能! 在发生供电中断、跳闸、 过电压、欠电压、频率超限等异常情况时,立即发 出声音报警,出现报警内容提示,并自动把报警内 容、时间以及所有电力参数写入数据库。 (&) 报警时最大化功能! 在监控界面为非当 前窗口或处于最小化状态时,当出现报警时,监测 窗口立即最大化,变为当前窗口,发出报警。 — "! —
本卫星通信地面站的电力电源系统运 行稳定,配 电 设 备 上 具 备 >* (电 压 互 感 器)、>’ (电 流 互 感 器),符 合 安 装 网 络 电力仪表的基本要求;电力仪表的接线方 式多样 (三相三线、三相四线、单线三相 等模式),连 接 >*、 >’ 的 二 次 端, 具 有 保护隔离功能,即使电力监测系统故障或 损坏,也不会影响配电系统的正常运行。通过从 设备和技术方面进行的分析论证以及详细的市场 调研,认 为 电 力 设 备 远 程 监 测 系 统 是 切 实 可 行 的,设备上是可以实现的。 $" !# 硬件系统组成 为了实现计算机与数字化电力仪表之间的通 信,使用信号线连接数字电力仪表的通信端口,接 入与计算机组成的通信网络,实现监测主机与仪表 之间的数据传输。所选用的数字仪表具有标准的 /0#1, 接口,通信距离可达 % "$$ ?,在接入计算
台,通过软硬件系统,所实现的电力参数 数字显示、自动抄录和自动告警等功能, 彻底改变了电源站传统的人员分散式值班 方式和 设 备 管 理 模 式, 大 大 提 高 了 工 作 效率。
下面以一个具体的实例,详细介绍电 力设备监测系统的设计与实现过程。
#! 技术特点及功能
关键词 ! 电力参数 · 模拟信号 · 数字信号 · 通信协议 ·
(1) 人员 设 备 管 理 功 能 ! 值 班 人 员 的 添 加、 删除和授权;关闭实时监测系统的限制;设备维护 时关闭报警功能的权限。
$# 硬件的设计与实现
$" %# 可行性分析 随着计算机网络通信技术的发展,使得
电力自 动 化 技 术 得 到 了 迅 速 发 展, 强 电 控 制与微 电 子、 计 算 机 和 网 络 通 信 技 术 相 结 合的应用技术,产生了可通信智能化模块, 即数字 化 网 络 电 力 仪 表, 它 具 有 测 量、 变 换、保护 和 控 制 等 功 能, 可 以 与 计 算 机 实 现通信。经过多方调研,采用 :’; 公司的 ;<=#$$ 和 <0=&$$ 系列电力仪表,它们性 价比高,可靠性好,可扩展性强。
电力设备远程监测系统的设计与实现
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机之前,使用一个 #$%&’ ( !)! 接口转换器和计算 机串口相连,实现远程通信,对电力电源系统进行 监测。硬件系统组成如图 ! 所示。
!" !# 安装
图 !" 硬件系统组成示意图
以实用、高效和节约为原则,合理设计安装方
案。为保证在安装监测仪表的同时,电力供应不间
征稿内容: ($) 石油、石化行业供配电技术; (#) 电气 安全;(!) 电气节能新技术; (4) 石化系统自动 化控制;(5) 电能质量; (1) 电力电子与电气传 动;(2) 电机电器。
投稿须知: $% 稿件内容必须是征稿内容所涉及的方向。 来 稿 以 附 件 形 式 发 送 至 678 9 :-*.% :-0;*<6*<=>% ?>@% 0<。务必提供详细联系方式, 如电话、A:-*.、传真等。 #% 来稿由编辑部进行评选,评选通过稿件将 在 《电气应用》 刊登,另付稿酬。 !% 稿件的具体要求参见本刊网站 BBB% 6-?6% 0>:% 0<。 联系方式: 通信地址:北京百万庄大街 ## 号 《电气应用》 编辑部" $’’’!2 联系电话:’$’C33!2D341" ’$’C33!2D#’D 传真:’$’C13DD4231 A:-*.:6789 :-*.% :-0;*<6*<=>% ?>@% 0<
(&) 主要用户断路器节点! 监测三相、单相 电流和平均电流;监测断路器开关状态,记忆各断 路器跳闸顺序。
(#) 电力仪表! 输入电压 ’( %$$ ) #$$ * (% + ",- ),输 入 电 流 , ’,输 出 电 流、电 压 精 度 + $. ,- ,其他参数精度 + %- 。
(,) 通信接口! 标准 /0#1, 串行接口。 (2) 通信地址 ($ 3 &%) 和波特率 (% "$$ 3 %4 "$$ 567 ) 8)! 均可设定。 !" !# 主要功能 电力设备监测系统的监控软件要做到功能齐 全、实用性强,其主界面如图 % 所示。
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