某展览馆智能化电力监控系统设计方案.docx

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某展览馆智能化电力监控系统设计方案

XXXXXXXXX展示馆

智能化电力监控系统

技术方案

1、系统概述

1.1工程介绍

XXXXXXXXX展示馆电力监控系统以中压供电系统、低压配电系统的电气自动化为对象，是XXXXXXXXX展示馆营运的重要组成部分，智能化配电涉及高低压回路，监控对象点多面广。

按传统的供配电系统维护方式，通常是采用电工值守维护管理，这样即提高了成本，又不利于工作效率的提高，而且在意外情况突然发生，而维护人员又来不及到现场处理时，往往会造成严重的后果。

因此采用智能化电力监控系统，实现电力遥测、遥信、遥控的自动化，就显得非常重要。

电力监控系统给人们带来的节省人力成本、提高工作效率、提高生产安全可靠性等诸多优点得到了业内人事的一致认同。

因此电力监控系统起点应该高，使所配置的电力监控系统在今后相当长的一段时间内保持技术上的领先优势。

通过XXXXXXXXX展示馆电力监控自动化系统设于各节点的现场测控装置实时采集供用电系统中照明、通风、消防、中压站/所等处的供电设备运行状态及对进线、出线、风机、消防泵、直流屏等状态的监视，对故障动作信号的采集，加快对供配电系统事故的反映和处理速度，缩短因故障所造成的停电时间，提高供电的可靠性；通过监控工作站还可以进行远程发布控制命令、远程遥控分合相应开关回路。

XXXXXXXXX展示馆智能化电力监控自动化系统的建立将充分保证XXXXXXXXX展示馆营运的稳定、安全、高效、可靠运转。

XXXXXXXXX展示馆电力监控自动化系统主要包括设置于值班室的主站系统与安装于外场的各类测控保护装置，通过监控主机的远程集中监控功能，测控装置自动控制及就地监控主机的自动控制功能，以达到全线路电力供配电的自动化管理，解放人力资源，实现全系统各所的无人值班。

附：

XXXXXXXXX展示馆电力监控系统相关技术标准

本技术方案以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。

如标准间有矛盾时，应以较高标准为准。

主要有：

IEC870-1《远动设备及系统总则一般原理和指导性规范》

IEC870-2《远动设备及系统工作条件、环境条件和电源》

IEC870-3《远动设备及系统接口（电气特性）》

IEC870-4《远动设备及系统性能要求》

IEC870-5《远动设备及系统传输规约》

IEC60870-5.101《基本远动任务配套标准》

IEC60870-5-102《电力系统中传输电能脉冲计数量配套标准》

IEC60870-5-103《继电保护信息接口配套标准》

GB2887《计算机场地技术条件》

GB9813《微型数字电子计算机通用技术条件》

GB/T13729《远动终端通用技术条件》

GB/T14429《远动设备及系统术语》

GB/T13730《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

DL476-92《电力系统实时数据通信应用层协议》

DLS003-91《电力系统调度自动化设计技术规程》

DL/T630《交流采样远动终端技术条件》

DL/T634-97《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》

DL/T667-99《远动设备和系统传输规约继电保护设备信息接口配套标准》

DL/T643-1997《远动设备及系统第5部分：

传输规约第101篇；基本远动任务配套标准》

DL/T720-2000《电力系统继电保护柜、屏通用技术条件》

DL/T459-2000《电力系统直流电源柜订货技术条件》

DL/T637-1997《阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件》

DL/T670-1999《微机母线保护装置通用技术条件》

DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》

DL/T781-2001《电力用高频开关整流模块》

DL/T770-2001《微机变压器保护装置通用技术条件》

DL/T789-2001《县级电网调度自动化系统实用化要求及验收》

DL/T526-2002《静态备用电源自动投入装置技术条件》

DL/T5137-2001《电测量及电能计量装置设计技术规程》

GB/T14598.9-1995《辐射电磁场干扰试验》

GB/T14598.10-1996《快速瞬变干扰试验》（或IEC255-21-4）

IEC255-21-1《3级高频干扰试验：

2.5KV（1MHz/400KHz）》

IEC61000-4-2《静电放电抗干扰度试验：

3级》

IEC61000-4-3《射电磁场抗干扰度试验：

3级》

IEC61000-4-4《快速瞬变电脉冲群抗干扰度试验：

4级》

IEC61000-4-5《冲击（浪涌）抗干扰度试验》

IEC61000-4-6《电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验》

IEC61000-4-8《工频磁场的抗扰度试验》

GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》

SDJ9-87《电测量仪表装置设计技术规程》

DL/T5136-2001《火力发电厂，变电所二次接线设计技术规程》

GB/T15145-94《微机线路保护装置通用技术条件》

DL478-92《静态继电器保护及安全自动装置技术条件》

DL5003-91《电力系统调度自动化设计技术规程》

ISARP55.1《数字处理计算机硬件测试》

SAMAPMS21.1《仪表和控制系统功能表示法》

ANSI/NEMAICS6《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》

国电发［2000］589号《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》

国电发［2002］138号《防止电力让产重大事故的二十五项重点要求》继电保护实施细则

2、监控范围及对象

本系统的监控的对象主要为集中在XXXXXXXXX展示馆供配电系统的电气设备等，有配电房的20Kv负荷开关柜、断路器柜、低压进线断路器回路、变压器温度、低压出线回路等以及其它供配电设备（主要为照明监控配电箱、风机控制柜等设备）的运行状态进行监视。

供电系统与电力监控相关的系统设备包括以下内容：

✧干式变压器

✧直流屏

✧变电所高低压柜

✧发电机

本方案对XXXXXXXXX展示馆的变电站（所）进行监控，电力监控范围包括：

变压器，低压回路的遥信、遥测、遥控。

在变电所配置微机保护测控装置及电力监控装置，实时采集电气回路的模拟量（电流、电压、功率、频率、温度等）和开关量（开关的位置信号、继电保护及自动装置信号、设备运行状态信号等），经通信系统上传至管理站的电力监控计算机，对采集的数据进行合理性比较、上下限比较，综合分析用电状态，进行事故报警、远端分、合闸，变电站实现无人值班。

在变电所中：

Ø微机保护装置主要用于进线保护、变压器保护和线路保护，实现保护、遥测、遥信、遥控等功能。

Ø电力监控装置主要用于监控低压进线、低压馈线，安装于变电所的进线柜和馈电柜，实现遥测全电量、遥信、遥控功能。

3、微机保护、电力监控终端设备配置及功能

3.120kV进线及变压器保护

20kV进线、出线选用深圳XXXXPMC-651系列微机保护装置，共3台。

实现以下功能：

瞬时电流速断保护

复压（方向）限时电流速断保护

复压（方向）定时限过流保护

反时限过电流保护

相电流加速保护

过负荷保护

负序过流保护

零序过流保护

低周减载

绝缘监视

PT断线监视

控制回路监视

全电量测量

电能计量

故障录波（录波总长度为25个周波）

事件记录（记录总量为192条）

谐波畸变监视（最高达31次谐波）

开关量输入和继电器输出（16路开关量输入、10个继电器出口）

多种通信接口

3.2低压进线监控装置：

采用深圳XXXXPMC-630C，共2台。

测量两条低压进线的全部三相电量：

V、I、P、Q、CosΦ、kWh、kVAh、kVARh、f等；需量计算；分时计费功能；波形的瞬态捕捉功能，便于用户正确分析和查找事故原因；波形采样功能；电能质量分析功能：

三相电压电流奇次、偶次及总的谐波畸变率、三相电压电流各次谐波畸变率（31次）；三相电压电流不平衡度；6路开关量输入可用于监视断路器、刀闸、开关故障等状态。

装置内部提供24伏直流电源，用于无源触点的状态监视（分辨率为1ms）；控制输出继电器（4路）；可选配1路模拟量输入；1路模拟量输出；支持光电式电能脉冲检验与接点电能脉冲检验两种电能精度检验方式；大液晶显示代替全部电量盘表；定值越限控制与报警：

定值越限系统可控制继电器输出，常用于负荷控制，通过上位机软件进行设置；事件顺序记录：

连续记录64个事件，时间分辨率为1ms；定时记录功能；所有记录可由上位机通过RS-485通信口读取。

3.3低压主要出线监控装置：

采用深圳XXXXPMC-630A，共49台。

测量重要低压进线的全部三相电量：

V、I、P、Q、CosΦ、kWh、kVAh、kVARh、f等；需量计算；波形的瞬态捕捉功能，便于用户正确分析和查找事故原因；电能质量分析功能：

三相电压电流奇次、偶次及总的谐波畸变率、三相电压电流各次谐波畸变率（31次）；三相电压电流不平衡度；6路开关量输入可用于监视断路器、刀闸、开关故障等状态。

装置内部提供24伏直流电源，用于无源触点的状态监视（分辨率为1ms）；控制输出继电器（4路）；支持光电式电能脉冲检验与接点电能脉冲检验两种电能精度检验方式；大液晶显示代替全部电量盘表；定值越限控制与报警：

定值越限系统可控制继电器输出，常用于负荷控制，通过上位机软件进行设置；事件顺序记录：

连续记录64个事件，时间分辨率为1ms；所有记录可由上位机通过RS-485通信口读取。

3.4低压次要出线监控装置：

采用深圳XXXXPMC-51M，共60台。

测量次要低压进线的单相交流电量：

V、I、P、Q、kWh、kVAh、kVARh、PF、f等；单相正向有功电能、无功电能计量；可选配2路开关量输入可用于监视断路器、刀闸、开关故障等状态；2路开关量输出可直接切断250VAC/5A或30VDC/5A的负载。

继电器操作通过上位机遥控进行，可选择电平保持方式或脉冲自动返回方式。

可选配1路模拟量输出（AO），为4~24mA直流电流信号。

所有采集数据均可由上位机通过RS-485通信口读取。

3.5变压器

变电站设有20/0.4kV变压器，电力监控可通过干变内部预先埋设的温度传感器和相应的智能温控仪对干变的温度信号、超温报警、变压器风机工作状态等变压器运行状态进行监测。

4、智能化电力监控系统的系统结构及具体配置

电力监控系统采用三层分布式网络结构，整个电力监控系统采用以太网的网络通信结构，各变电站监控装置通过MODBUS总线连接起来，再通过CEIEC-1380转换为TCP/IP信号，与变电站的通信设备进行通信。

系统结构分为三层：

主控层、通讯管理层和现场设备层。

4.1主控层配置

主控层也称系统管理层，设置在管理站内，由电力监控计算机、打印机、UPS电源等组成。

采用专业的电力监控软件实理变配电系统的全部监控功能

a.操作员工作站：

选用DELL高性能服务器1台，配置为（CPU3.0GHz，1G内存，250G硬盘，DVD光驱，100M网卡，声卡、音箱，19”液晶显示器）；

b.交换机：

选用1台PMC-108口工业级以太网交换机；

c.打印机：

选用1台针式打印机。

完成运行报表以及各种事件的实时打印；

d.配置电力监控软件：

PecStar一套，负责整个系统的监控。

●主控层配置清单

序号

名称

规格与型号

数量

生产厂家

一硬件配置（选项）

1

监控计算机

DELL-T100服务器（标配双核IntelPentiumE2160处理器（1.8GHz/1G/250GSATA/COMBO/音箱／声卡/100M/音箱/键盘鼠标，19”液晶显示器

1

DELL

2

打印机

LQ1600K3H

1

EPSON

3

UPS电源

2kVA/1小时

1

山特

二软件配置

1

应用组态软件

PecStar

1

深圳XXXX

2

系统分析软件

PecView

1

深圳XXXX

3

系统配置软件

PecSet

1

深圳XXXX

4.2通信管理层配置

通信管理层采用通信前置机控制所有现场的保护装置、监控装置和第三方设备。

完成现场设备层和主控层的网络连接、转换和数据、命令交换，通过以太网实现系统与其它管理系统的网络通信。

通信管理层通过通信管理机、以太网交换机、线缆等，为电力监控系统提供一个稳定可靠高速的通信通道。

各变电所、站与监控中心之间的数据传输通过以太网通信网络来实现。

配置一台通信前置机CEIEC-1380，负责将高、低压柜上的保护、监控、计量装置和第三方设备（直流屏、UPS等）的数据通过RS-485总线采集上来，一个CEIEC-1380可以同时采集16条RS-485总线，其中每条RS-485总线可以连接12个左右的装置。

CEIEC-1380将各种监控、计量装置和第三方设备数据采集后输出1路TCP/IP协议的网络信号给监控计算机。

同时选配相应的机箱和通信电缆，通信电缆采用屏蔽双绞线。

电力监控系统供应商负责提供通讯电缆和现场装置与柜子之间的控制电缆，以及安装PMC装置的附件，安装用户派人协助，电力监控系统供应商负责现场指导，对整个接线过程负责。

●通信管理层配置清单

序号

名称

规格与型号

数量

生产厂家

1

通信机箱

PK-10，尺寸：

800×600×600mm

1

深圳XXXX

2

通信管理机

CEIEC-1380

1

深圳XXXX

3

工业级以太网交换机

PMC-108

1

深圳XXXX

4.3现场设备层配置

现场设备层即现场监控层，由微机保护、电力监控装置组成。

各电力监控设备就地安装在开关柜回路中，完成保护、控制、监测和通信等功能，同时具有动态实时显示开关工作状态、运行参数、故障信息和事件记录、保护定值等功能。

在变电所配置电力监控装置，实时采集电气回路的模拟量（电流、电压、功率、频率、温度等）和开关量（开关的位置信号、继电保护及自动装置信号、设备运行状态信号等），经通信系统上传至管理站的电力监控计算机，并可以通过计算机远程实现变电站开关的遥控功能。

现场设备层采用星型和总线型（屏蔽双绞线）相结合，网络具有很高的可靠性和实时性。

各间隔测控单元负责与现场开关等一次设备的二次侧电流、电压及信号接点直接联系。

4.4PMC系列电力监控系统的装置的特点说明

1）电力监控与一般功能的电子表的概念截然不同。

电力监控装置最终的目的是要实时的对楼的供用电情况进行监视，电子表一般的功能主要是以计量为主，主要是定期或者不定期的查看电度等电量参数。

PMC所有系列监控装置不但具备多功能电子表的独特功能，更重要的是具备无人值班要求的监控功能，举几个例子来说明一下：

a.事件顺序记录功能（SOE）：

监控系统需要将整个系统的电力运行情况在主控室进行监控，需要记录所有发生的报警事件、操作事件以及事故事件等事件记录，以便于查看和分析。

因此监控装置本身应具有事件记录功能，PMC监控装置同时具有1ms分辨率的SOE记录，可以对所发生的事件以1毫秒的间隔进行排列顺序，帮助值班员完成对事件的分析和统计。

b.开关量位置监视和变位报警：

完整的电力监控既包括交流全电量的采集，也应包括高、低压回路的开关状态监视（例如断路器状态、断路器手车位置、发电机的手自动控制状态、变压器温度状态等），因此要求监控装置具有开关量输入功能，要求监控装置有足够的DI点输入，其中PMC-630A可选6个DI点；具有定值（包括电压、电流、有功、无功、电度）越限和遥信变位报警功能，并且在开关量变位报警中分为几个级别来区分报警的等级，以便于监视人员在后台通过报警所显示出不同的颜色和声音来区分事件的严重性。

即一般报警（即人为的手动操作，其实并没有发生故障）、报警（即开关本身出现问题，例如开关未储能）、断路器故障报警等。

也可根据用户的具体要求来定义。

c.谐波分析功能：

谐波可造成以下电力设备：

配电线缆、变压器发热、断路误动作、发电机喘振等不良后果。

另外，谐波能使电网中的电压、电压波形发生畸变，从而降低电网电压，浪费电网容量。

PMC系列监控装置所具有的谐波分析（总谐波畸变率THD以及3、5、7、11次等各次谐波）功能有效的帮助用户降低谐波对电力用电设备及电网的危害。

d.遥控：

为达到无人值班或少人值班的目的，整个电力监控系统应具有遥控功能，以方便用户有选择的对楼内配电回路进行遥控；即使不使用遥控功能一般也都会预留遥控功能。

e.通信口：

组成电力监控系统要求电力监控装置一定要具有通信口，从而将整个监控装置通过通讯口与后台监控软件相连。

PMC系列具有标准的RS-485通讯接口并且支持MODBUS通讯协议。

2）电力监控系统的装置长期不间断的运行在配电房中，因此对装置本身可靠性有很高的要求，因此要选用高质量的电子元器件，采用精密加工工艺；PMC装置完全采用高品质、低功耗的元器件，装置外表采用全封闭方式封装，避免了灰尘等物体的干扰，同时由于选用了高品质、低功耗的元器件，不需要散热孔也可以使装置的产生的热量得到散发；同时PMC-630A装置外壳完全采用铝合金外壳，稳定性及抗干扰性远远强于其它造价低廉的材料的装置外壳。

4.5PecStar电力监控系统软件

XXXX公司自行研发的PecStar后台监控软件至今已经有10多年的历史，早在90年代初，XXXX公司就在DOS3.0的操作平台上研制开发了第一代后台监控软件，10多年来，不断的了解用户的需要，不断的积累经验，不断的完善和充实，PecStar已经成为电力系统发、变、用电监控最可信赖的朋友，PecStar目前已经在国内外大大小小的近千个现场稳定运行。

PecStar软件是通过认证的专业软件，并获国家注册，连续多年通过深圳市政府高新技术软件认证，同时XXXX公司被评为深圳软件企业百强。

PecStar具备以下特点：

◆开放性：

PecStar遵守公认的开放性标准，方便系统的维护、扩充和升级，可与其他系统实现无缝集成，可与其他计算机网络（如BMS系统、企业MIS网、ERP系统等）互联。

◆安全性：

PecStar能满足长时间连续稳定可靠运行的要求，保证数据的完整性和一致性，防止来自系统自身的意外或人为的误操作，PecStar在所有现场均一次性投运成功。

◆功能完备性：

PecStar除包括基本的SCADA及必备功能外，还包括分时计费、智能操作票、电能质量分析、微机防误操作等功能，是内部审核和运行管理最可信赖的朋友。

◆实时性：

PecStar满足对实时性的要求，系统响应时间足够短。

◆界面友好性：

PecStar用户界面简捷、直观，方便用户特别是不太熟悉计算机的用户使

5、设备清单

5.1电力监控系统设备清单

序号

设备名称

规格型号

原产地及

单位

数量

制造国

一、设备层

1

20kV进线微机保护装置

PMC-651F

深圳XXXX

台

1

2

变压器微机保护装置

PMC-651T

深圳XXXX

台

2

3

低压进线监控装置

PMC-630C

深圳XXXX

台

2

4

重要低压出线监控装置

PMC-630A

深圳XXXX

台

49

5

次要低压出线监控装置

PMC-51M

深圳XXXX

台

60

二、主控层

1

监控主机（服务器）

PIV3.0GHz/2*512M/250G/COMBO/声卡/网卡/音箱/19”液晶显示器

戴尔

台

1

2

打印机

LQ1600K3H

爱普森

台

1

3

不间断电源

2KVA/h

山特

台

1

三、通讯层

1

智能通信管理器

CEIEC-1380

深圳XXXX

台

1

2

通信电缆及其附件

屏蔽双绞、网络线等

深圳XXXX

套

1

3

工业级以太网交换机

PMC-108

深圳XXXX

台

1

4

操作台

2m×1.2m×0.7m

国产优质

套

1

5

通信机箱

800*600*600

深圳XXXX

面

1

四、系统软件（全系统）

1

应用组态软件

Pecster

深圳XXXX

套

1

2

系统分析软件

PecView

深圳XXXX

套

1

3

系统配置软件

PecSet

深圳XXXX

套

1

五、其他

1

资料

手册、说明书、图纸等

深圳XXXX

套

3

6、装置及系统的主要功能

6.1PMC-651F馈线保护测控装置功能特点

适用于各种电压等级馈入和馈出线路的保护测控装置，硬件采用高性能32位嵌入式单片机、同步高精度AD采样、无穷读写次数的大容量不丢失数据存储芯片、大液晶中文图形化LCD；软件配以专门的保护算法，实现了高可靠性的馈线保护、高精度的测量与计量、31次谐波分析、特有的故障录波查看、完备的遥控与中央信号输出等功能。

产品特点：

✓高可靠性的继电保护功能与自动装置功能

✓高精度的测量与计量功能

✓电流电压31次谐波分析功能

✓完备的遥控与中央信号输出功能

✓大容量支持分类查询的事件记录（分辨率1ms）

✓长时间故障录波（掉电可保持10年）

✓保护出口配置灵活，显示界面图形化和人性化

✓独特的故障录波图示

✓完善的自检功能

✓支持软件在线升级

保护配置：

具有瞬时电流速断保护、复压（方向）限时电流速断保护、复压（方向）定时限过流保护、相电流加速保护、反时限过流保护、过负荷保护、零序过流保护、重合闸、低周减载、绝缘监视、PT断线及控制回路监视等功能。

✓瞬时电流速断保护

三相电流最大值大于保护定值即出口，保护可选择动作于跳闸或报警。

✓复压（方向）限时电流速断保护

在复合电压元件开放，且方向元件在动作区（方向元件采用90º接线，最大灵敏角为-45º；方向元件动作区为-135º~45º）条件下，三相电流最大值大于保护定值，并达到整定延时后即出口，保护可选择动作于跳闸或报警。

✓复压（方向）定时限过流保护

在复合电压元件开放，且方向元件在动作区（方向元件采用90º接线，最大灵敏角为-45º；方向元件动作区为-135º~45º）条件下，三相电流最大值大于保护定值，并达到整定延时后即出口，保护可选择动作于跳闸或报警。

✓反时限过电流保护

具有5组IEC标准的反时限特性曲线簇可供选择：

♦IEC-C1（标准反时限曲线）

♦IEC-C2（非常反时限曲线）

♦IEC-C3（极度反时限曲线）

♦IEC-C4（长时反时限曲线）

♦IEC-C5（短时反时限曲线）

保护可选择动作于跳闸或报警。

✓相电流加速保护

当手动合闸或重合闸时，相电流加速保护才起作用。

三相电流最大值大于保护定值，并达到整定延时后即出口。

✓过负荷保护

三相电流最大值大于保护定值，并达到整定延时后即出口，保护可选择动作于跳闸或报警。

✓零序过流保护

用于小电流接地保护时，采用零序低电压闭锁的零序功率方向原理。

3U0为自产，零序电流IN为采集，保护需要零序电压大于7V，零序功率方向元件在动作区（Arg（IN/3U0）=180º~360º，当零序电流大于保护定值，并达到整定延时后即出口。

零序功率方向元件可以投退，保护