西格瑪電能管理分析論文

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摘要：派諾電子有限公司是專門生產智能電源監控產品及監控軟件系統的高科技企業，通過先進的設備、元件、軟件和專用技術，向國內外用戶提供世界一流的智能監控儀表產品和監控系統，產品符合國際CE標準和中國國家標準，滿足用戶對供配電自動化系統的設計、制造、檢驗、供貨及運輸保護等的要求……

關鍵詞：電能管理系統方案設計

1、概述：

派諾電子有限公司是專門生產智能電源監控產品及監控軟件系統的高科技企業，通過先進的設備、元件、軟件和專用技術，向國內外用戶提供世界一流的智能監控儀表產品和監控系統，產品符合國際CE標準和中國國家標準，滿足用戶對供配電自動化系統的設計、制造、檢驗、供貨及運輸保護等的要求。目前珠海派諾電子有限公司的智能監控系統已經有很多使用單位，用戶遍及交通、電信、郵電、石化、電子、政府單位、金融等多種行業。本公司堅持顧客至上的理念，結合積極、創新、專業的工作團隊及事業伙伴，提供品質優良、穩定性佳的全方位產品，以高效能的技術服務，為顧客提出降低成本、提升競爭力的最佳配電職能化系統解決方案為經營目標。

2、低壓智能配電監控系統

2.1低壓智能配電監控系統簡介

珠海派諾電子有限公司的西格瑪監控系統在變配電的監控領域里處于領先地位。根據本項目的技術要求，西格瑪監控系統可與智能型低壓柜實現數據交換和遠方監控功能。在低壓智能配電柜中配置派諾電子公司的智能監測單元對低壓監控系統中進線開關在線監測，同時對進線回路實現遠方遙控功能。西格瑪監控系統配置一臺監控計算機對整個監控系統提供優化的友好的人機界面，實時顯示各種監控信息，例如在監控主機上顯示進線開關的開合狀態和故障狀態，實時顯示進線回路的三相電流值、三相相電壓值、三相線電壓值、有功功率、無功功率、視在功率、電度、頻率、功率因數等電網參數值，并對系統所采集到的數據進行處理、顯示、存檔和報表自動打印，即時顯示事件記錄和故障記錄，并提供聲光報警。

西格瑪監控系統在通訊方面具有很強的開放性，它可以很方便地通過現場總線與高壓系統、變壓器溫控裝置、發電機的智能接口相連，實現數據通訊功能。同時西格瑪監控系統提供標準的RS485接口向上連接到BA系統。西格瑪監控系統還能為用戶提供變電站內各種電氣圖紙和元件清單，極大地方便用戶進行技術管理和物料管理。

西格瑪監控系統使用十分簡單，它不需要用戶掌握太多的計算機知識，同時系統能夠引導用戶進行一系列的操作、識別和二次開發工作，是用戶實施變電站監控管理的理想工具。

2.2監控系統符合的規范和標準

GB11287-89《繼電器、繼電保護》

GB/T14537-93《量度繼電器和保護裝置沖擊和碰撞試驗》

GB6162-85《靜態繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗》

GB/T14598.9-1995《電氣繼電器》第22部分量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗，第3篇輻射電磁場干擾試驗

GB/T14598.10-1996《電氣繼電器》第22部分量度繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗，第4篇快速瞬變干擾試驗

GB7261-1997《繼電器及繼電保護裝置基本試驗方法》

GB14285-93《繼電保護和安全自動裝置技術規程》

GB50062-92《電力裝置的繼電保護和安全自動裝置設計規程》

GB50171-92《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結線施工及驗收規程》

GB/T13730-92《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》

GB-2887-89《計算站場地技術條件》

DL/T478-92《靜態繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》

DL/T587-1996《微機繼電保護裝置運行管理規程》

DL5003-92《電力系統調度自動化設計技術規程》

GB/T50314-2000《智能建筑設計標準》

GB/T50312-2000《建筑和建筑群綜合布線系統工程施工及驗收規范》

2.3監控系統環境要求

·海拔高度：≤3000m

·環境溫度：-10～+55℃

·相對濕度：≤95%

·地震烈度：≤8度

·大氣壓：60～108kPa

·沖擊：水平加速度≤0.98m/s·s，垂直加速度≤1.96m/s·s

2.4硬件、軟件配置

1）監控計算機（一臺）：HP,PIV2.0GHZ，內存256M，硬盤40G，19”PHILIPS顯示器，40速光驅;

2)激光打印機：A4紙輸出．

3)鼠標：隨機配置USB鼠標．

4）電腦音箱：實時報警；

5）UPS不間斷電源1KVA，輸出220V

6）西格瑪監控軟件一套

3、低壓配電自動化系統構成

3.1智能元件簡介

3.1.1PMAC720多功能智能監測儀表

3.1.1.1PMAC720多功能智能監測儀表簡介

PMAC720是珠海派諾電子有限公司一種專門用于交流配電系統中的多功能智能監測儀，它替代傳統的電網參數檢測儀表（例如安培表、伏特表、變送器等）進行數據監測，并在儀表內部自動對檢測到的數據進行A/D轉換，同時將轉換后的電網參數通過監測器上配置的標準的數據通訊接口向現場總線和上位機傳送。

3.1.1.2基本特性

輸入電流：可從1A/5A的CT（電流互感器）中接入大屏幕液晶顯示（66*67）帶隔離的RS485通訊接口，通訊規約為MODBUS

工作電源：標準直流85V到265V，交流80V到300V四路開關量輸入兩路繼電器輸出高精度實時測量數據用戶通過面板可以方便設置儀表的工作模式

3.1.1.3功能

實時檢測和顯示三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、31次諧波、電度等多項電能參數，并可通過所帶的RS485接口將所檢測的數據上傳到上位機監控中心；

具有四路開關量的輸入點，能夠實時監測開關的狀態和其他開關量值；

具有兩路繼電器輸出點，能夠實現對開關或接觸器的遠方遙控功能；

具有RS485接口，實現數據的網絡通訊功能；

2．1．2PMAC3032智能遙信模塊

PMAC3032是基于16位單片機的開關量測量儀表,可與其他PMAC系列分布式測控儀表產品一起構成各種電力自動化工程。

PMAC3032可同時監測32個開關量的狀態及變位信息，任意兩個開關量通道的SOE分辨率為2毫秒。且一次性可保存220個SOE記錄（基本配置為220個，用戶可選擇更多的記錄）。

PMAC3032配置了標準的RS-485通信口，它即可集中組屏，亦可分散安裝。RS-485為兩線局域網，通訊速率可為300-19200波特率，PMAC3032儀表可以在線修改通訊地址和通訊速率，同時向用戶提供開放式的通訊協議。

3.2配置

3.2.1進線開關及出線開關的工作狀況實時監測（配置PMAC720和PMAC600、PMAC3032）

三相電流監視

三相線電壓，三相相電壓監視

功率因數cosф，頻率，有功功率、無功功率、視在功率監視

電度計量

開關工作狀態監視

開關故障狀態監視

提供在線運行信號、診斷信號

3.2.2實現實時在線顯示

一次回路圖系統圖

進線斷路器的運行參數及狀態

3.2.3運行報表，報警記錄生成及打印

系統自動記錄并生成下列報告

低壓系統進線柜電度記錄

中控室操作記錄

現場操作記錄

歷史紀錄

維修記錄

故障記錄

3.2.4動態的人機界面

變配電系統柜的實物圖，明確指示開關狀態及電參量的實際值。

變配電系統的操作記錄及事故記錄打印。

重要電參量的實時趨勢圖和歷史趨勢圖顯示及打印。

對開關進行操作時需要經過嚴格的再確認手續。

嚴密的操作員管理系統。

嚴格的安全性保障。

操作值班記錄管理界面示例

用戶管理界面示例

3.3低壓監控系統的信息上傳

低壓智能配電監控系統為樓宇自控系統（BA）的子系統，通過低壓智能配電監控系統提供的RS485接口或RJ45以太網網絡接口，電源監控系統或樓宇自控系統能夠接受低壓智能配電監控系統上傳的檢測信息，監測低壓配電系統的參數、運行狀態及故障情況，并能實現對低壓配電系統相應回路的遙控功能。

4、西格瑪監控系統平臺簡介

4.1概述

工程采用綜合自動化系統，以期達到變電站無人或少人值班，實現對一次設備全面監控的目的。我公司采用專用的自動化監控元件和監控軟件，憑借多年豐富的電力自動化工程經驗，提供下面一套符合電力系統設計要求和滿足應用要求的完整成熟的工程解決方案，以提供各種一次電氣設備的安全保護，運行工況的在線監測，各種可控開關的本地/遠程控制操作，負荷切換，變配電系統的經濟優化運行，適合各種運行方式的控制、聯鎖/聯動及通信網絡連接，實現信息共享等多種功能。

監控軟件采用全面漢化的符合國內配電運行習慣和強大組態功能的SCADA集成化保護監控系統軟件。針對現場一次設備的監控元件，采用集計算機技術、電力自動化技術、通訊技術于一體的智能化產品，監控元件直接安裝在開關柜上，全面實現保護、測量、控制、監測、通訊等各種功能。在配電系統中組成一個高效、安全、經濟、可擴展的自動化系統。智能模塊通過RS-485通訊接口以現場總線的形式和上位機相連，將底層信息上傳至監控主機。

構成綜合自動化系統的微機保護測控裝置采用技術先進，成熟可靠的設備，在國內有良好的運行業績，成套主設備及輔助設備生產廠家具有良好的商業信譽，具備研發、生產、調試及長期售后服務的能力，具有可資信賴的確保產品質量的質量保證體系。

4.2監控系統構成

監控系統采用模塊化、分層分布式開放系統結構。本著分散控制、集中監視的原則，按間隔劃分、單元化設計、分布式處理，實現設備分層和網絡分層的解決方案，整個系統分為現場級控制層和站級控制層。

4.2.1現場級控制層

現場級控制層中的自動化設備要求運行十分穩定可靠，能免維護使用，同時又能滿足工程的自動化設計要求。例如選用PMAC720等系列智能測控儀表作為保護測控裝置，通過現場總線與站級控制層的監控主機連接，與站級控制層一起構成一個有機協調的低壓智能監控系統.

4.2.2站級控制層

站級控制層位于集中控制室，一般由計算機、打印機、通訊設備及不間斷電源等組成，計算機之間采用高速Ethernet(TCP/IP)網絡構成計算機局域網。硬件采用高性能高可靠性的工業PC機，系統軟件采用MicrosoftWindowsNT搶占式多任務多線程操作系統，實現遙測、遙信、遙控、遙調、報警顯示、數據存儲、統計報表和變電站優化運行控制等功能。西格瑪集成化監控系統平臺，具有強大的組態能力，適合于本工程的技術要求；站級控制層的監控主機和其他操作工作站均具有對現場級控制層各種智能化設備完全的訪問和控制能力。

站級控制層的主要功能包括：

A)監控主機與現場級控制層的各種自動化設備之間實現通信互聯；

B)監控主機接收各自動化設備采集到的遙測值和遙信狀態，并進行統計、保存、顯示；

C)監控主機接收各自動化設備檢測到的故障和告警事件信息，并給出告警提示和聲音報警，同時保存到數據庫中，用于事故分析；

D)監控主機發送控制操作命令，并通過自動化設備的出口繼電器控制各可控開關的分合；

E)監控主機完成對各自動化設備邏輯控制的組態設定，并下傳控制邏輯信息；

F)給其它自動化系統（例如樓宇自控系統）預留標準的通信接口。

G)生成友好的人機界面。

4.3西格瑪監控系統的監視、控制和數據采集功能

4.3.1數據采集功能

系統由數據采集裝置采集現場有關數據，包括模擬量，脈沖量及開關量，測量量，外部輸入訊號等數據傳至監控系統作實時處理，實時更新數據庫及顯示畫面，并在屏幕上采用模擬圖方式實時顯示現場設備運行狀況，顯示實時和歷史事件，并采用打印或報表等方式輸出。為系統實現其他功能提供必需的運行信息。具體如下：

（1）西格瑪監控系統能完成對低壓配電系統模擬量運行狀態的監視，有效反映各模擬量（電流，電壓，有功，無功電量等）。

進線側三相電流；

進線側三相電壓；

系統有功功率、無功功率和視在功率；

系統有功電度和無功電度；

系統頻率；

系統功率因數等；

（2）西格瑪監控系統能對低壓配電系統內所有狀態量進行有效，安全，可靠，直觀的監視。

開關位置信號；

斷路器位置信號

4.3.2遠傳功能

通過現場總線的形式向主站發送信息，并接受主站的控制。遠動終端向上級發送遙測量包括電流，電壓，有功電能，無功電能，功率因數。遙信量包括開關或斷路器位置信號和故障信號。遙控量包括斷路器或開關的分合分接頭的調節?？傊畬⑺腥b信息量上傳至主站。上級或調度端向下級發送遙控量分合斷路器或開關。實現變電站無人值守。還具有遠程維護功能。

4.3.3控制功能

通過主站微機的鍵盤，鼠標器對控制對象進行分合操作?？刂茖ο蟀ㄩ_關和斷路器隔離開關的分合（跳合）操作，設備運行檢修。為保證受控設備的安全，所以有可靠的閉鎖和防范措施，控制操作時有口令，口令是操作員唯一通過微機來分合開關或斷路器的一把鑰匙（或根據要求不設定口令）。

4.3.4屏幕顯示功能

西格瑪監控系統能在主控機顯示與實際相對應的一次主接線模擬圖，顯示各控制對象的運行狀態并實時動態更新?？尚纬蓪崟r的和歷史的模擬量連續變化的趨勢圖，如功率負荷曲線，電壓波動曲線。數據可以在系統硬盤中儲存長時間（或可以自己設定儲存時間），為分析事故及故障原因提供全面的第一手資料。

系統主接線圖，運行工況圖，；

斷路器，隔離開關狀態；

實時量參數表顯示；

負荷曲線圖；

報警信息一覽表；

電壓曲線圖；

電流曲線圖；

監控系統配置圖；

歷史數據，趨勢曲線；

報文顯示，事件顯示，值班記錄；

控制系統的配置及設定值顯示；

4.3.5．報表記錄打印功能

系統可接收儀表所提供的帶時標的數據，存儲數據，并可按標準格式打印各種報表，歷史數據庫內容，各種曲線，各種其他事項。其中的無編程報表設計功能，使沒有編程經驗的人員可輕松設計出各種復雜的、滿足電力系統要求的報表。

運行日志，月報表，年報表；

事故，故障，操作一覽表；

事件順序記錄表；

定時，召喚打印；

4.3.6報警功能

按系統實際需要，可在任何時間在顯示屏上通過彈出報警窗口方式顯示最新的報警信號和提示，及時反映事故報警，并產生報警聲音（用戶可以指定在某些事件發生時或保護動作時自動發出報警）包括音響報警，語音報警，警鈴報警。報警分模擬量報警和開關量報警，報警訊號一旦發出將持續不斷直到有值班人員來處理并按報警取消或復歸鍵。報警信號按時間先后順序排隊，報警信號分不同的報警級別，并用閃爍和不閃爍來區別某一報警是否已確認或已處理。所有報警信息均存儲在事件記錄中，作為對該報警之事后分析依據。

模擬量越限報警（饋線電流或油溫，油量超出某一定值時），將越限時間，測點名稱，越限時刻工程值（高限，高高限，低限，低低限），工程量單位，越限性質輸出當地主機硬盤或打印機上，并給出聲光報警信息。

4.3.7事件信息功能

西格瑪監控系統能顯示和記錄低壓配電系統中所有動作事件。事件包括：所有報警信號；開關的操作；系統通訊狀況，設備運行狀況；斷路器動作和狀態等。

4.4西格瑪監控系統特點

4.4.1分層結構

西格瑪監控系統分為：現場級控制層、站級控制層。站級控制層在完成保護任務的基礎上，將采集和處理后的數字信息經通訊網絡傳輸到站級控制層。站級控制層綜合現場級提供的所有信息，實現對所有一次設備的監控、測量、記錄和報警功能。

4.4.2保護和監控的完美結合

西格瑪監控系統與ABB、PMU等保護系列及智能繼電器構成的智能監控系統，將為電網安全、可靠、穩定運行提供強有力的保障。

4.4.3單元化設計

在現場級控制層采用分散分布式結構：按間隔劃分，單元化設計，分布式處理。各間隔級單元相互獨立，功能上不依賴于站控計算機，增強了系統的可靠性和可用性?！皢卧钡脑O計思想使得智能繼電器裝置既可集中組屏，又可就地安裝于個開關柜上，節省了大量電纜。

4.4.4友好的人機界面

PMAC720采用超大屏幕顯示，菜單式的操作風格，完全符合中國的習慣和標準。運行人員通過簡單的按鍵操作，可直觀的看到與該一次設備相關的電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、電度、功率因數等各種信息，可進行分合閘操作。

4.4.5高性能價格比

PMAC720、PMAC3032系列產品的高功能集成度，省去了所有的常規儀表、常規繼電保護設備，節省了連接電纜，所有功能一次到位，完全不需要RTU、自動抄表系統及其他輔助自動化設備。

整個系統由各種功能模塊組成，各功能模塊能獨立裝入或卸出，并可靈活組合，特別適合于當今電力系統快速發展的需要，同時增強了系統的擴展性及同其它系統的互連能力。

可組建成各種拓撲結構和地理跨度的網絡，實現各計算機之間信息共享及互操作，支持遠程維護和遠程診斷。

靈活設定模擬量、開關量、電度、保護定值、SOE事件等對象的各種參數，便于工程安裝、調試。

提供各種能動態連接數據和操作的可視化圖形元件，用于設計出具有生氣和個性化的人機界面，使運行人員能直觀地得到電網運行工況和執行各種控制、操作指令。

提供無編程報表設計功能，用戶能輕松的設計和修改各種符合電力系統設計要求的統計報表，如：每天的自動抄表，分合閘次數統計報表，高低報警次數，持續時間統計報表，最大值、最小值統計報表和電度統計報表等。

提供電氣工程圖紙設計功能。

兼容Windows的操作風格。

聲音報警、自動推出事件報警窗口和自動推出故障相關畫面。

多級縮放、漫游各顯示畫面，畫面之間的切換快捷流暢。

用戶定制菜單、工具條，能嵌入其它的應用程序。

通信狀態監測，通信報文監測，通信異常報警。

變電站運行優化控制，綜合電壓無功控制、過負荷控制、經濟運行控制及各種控制連鎖。

高性能、高可靠性的實時數據庫，數據記錄間隔15分鐘，保存一年。

提供RS485接口或RJ45接口實現與BA系統或工廠局域網相連。

提供與國內外著名廠家的智能化設備通信的各種軟硬件通信功能模塊。

提供二次開發功能，為用戶提供數據庫的結構，同時還提供訪問數據庫的方法以及數據庫管理系統的類型、訪問方式。

能夠利用RS485接口，通過MODBUS等通訊協議采集不同監控設備的相關數據。

4.5西格瑪監控系統平臺完全符合本工程的設計要求：

4.5.1完全符合用戶的使用習慣。

完全兼容Windows的操作風格，鼠標操作，人機界面友好，每個功能都經過了仔細考慮和精心設計。熟悉Windows操作的用戶，僅需幾個小時的學習就能使用本軟件。軟件中使用的各種圖形、符號、標注全部采用國際標準，與國內的軟件相比更適合于用戶需求。

4.5.2完全可組態、可擴展設計。

整個系統由精簡化內核和擴展功能模塊組成，各擴展功能模塊可獨立地動態裝入和卸出，便于系統功能擴展；所有功能模塊之間的關系可組態設定，包括通信組態、圖片組態、報表組態、自動控制組態、工作環境組態等組態功能，使本軟件可適應于各種不同的應用要求。

4.5.3友好的人機接口實現“人與設備的有機結合”。

西格瑪系統強大的人機界面設計功能，可以讓您輕松自如的游覽各種運行信息。您可設計各種游覽畫面，如一次系統圖、系統結構圖、虛擬儀表盤、中央信號屏、集中操作屏、屏面布置圖、地理信息圖、巡檢線路圖、二次原理圖、二次接線圖、各種曲線、棒圖和控制信息顯示等，只要西格瑪系統能采集到的信息均能在可組態的圖片上顯示出來，并能就地進行相關的控制操作。