第一篇:电力监控系统为上海东方电视台电力的可靠运行保驾护航
电力监控系统为上海东方电视台电力的可靠运行保驾护航
摘要:通过对上海东方电视台90年代初配电系统的改造,将各配电柜安装的机械式电度表、电流表、电压表更新成带通讯远传功能的智能电力仪表ACR220ELH、AMC16-1I9、ARTU-K32,将原有静态模拟屏更新成可与配电系统状态同步的动态模拟屏,上位监控软件使用Acrel-2000安科瑞电力监控组态软件开发,完成了一套具有实时电力参数采集、配电回路状态监测、遥信遥测及故障分析报警等功能的现代化智能电力监控系统。为世博期间及以后上海东方电视台安全、持续、可靠的电力供给提供了坚实的保障。
关键词:Acrel-2000;电力监控系统;配电改造;智能仪表;上海东方电视台;应用 项目背景
上海东方电视台于1993年1月18日开播,1995年12月与上海科学教育电影制片厂影视部合并,组建了硬件设施与软件设施一流的新的上海东方电视台。它通过亚洲第一高塔东方明珠广播电视塔进行发射和微波差转,信号覆盖长江三角洲地区20多个大中型城市,覆盖地区人口达1.3亿。该台是由江泽民总书记题写台名,是第一家落户上海浦东新区、具有独立法人资格的省级无线综合性电视台(英文简写OTV)。
在世博会前上海东方电视台配电系统基本还是使用90年代初期建台时的设备,配电柜中安装的仪表都是机械式电度表、电流指针表和电压指针表。配电模拟屏为静态式,各配出回路状态靠人工手动调节。整个配电网络的运行状态和参数基本上是人工定时检查抄录模式,配电故障的可预见性差,事故后的原因追溯分析比较困难。这些情况与上海国际化大都市、东方台在国民经济和生活中的重要地位以及配电系统智能化的趋势都是极不匹配的。为了确保上海世博会期间东方电视台电力的安全可靠供给,电视节目的可靠转播,对台内原有老配电系统的升级改造变的势在必行。通过电视台的公开招标,安科瑞电气以其稳定可靠的Acrel-2000电力监控系统解决方案成功中标。用户需求
上海东方电视台配电系统共分为:4~10层竖井动力柜、演播剧场UPS变电所、8层UPS变电所等3个区域。
UPS变电所配出回路都为单项回路,只需要采集单项电流参数,电流参数的可查询时间间隔需小于5分钟,各回路要求能够独立设置电流上限报警参数,当某个回路电流越限时主机要弹出报警窗口显示报警回路名称、报警类型、报警数值等信息,主机的音箱也要发出报警声音,并且报警声音可以人为设置打开或关闭;对于报警事件具有存储、查询和打印的功能,至少可以查询2年以内的报警记录。4~10层竖井动力柜各馈线回路需要采集电流、电压、功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率等电参量。对电流、电压参数都要设置越限报警功能,各回路都可查询历史电参量,可自动生成电流和功率趋势曲线。各回路断路器状态实时采集,主机上的刷新频率小于5秒钟。东广电甲线和东广电乙线的总进线电参数以及各回路的断路器状态要实时同步转发给动态模拟屏,模拟屏的状态和主机界面的显示状态要求同步时间间隔不大于5秒钟。各回路名称要求用户可编辑修改。
需要有监测点位分布图,监测点位通讯发生故障时可通过手机发送短信给相关值班人员。可通过监测点表查看到仪表的型号、通讯地址、CT变比、安装位置等食品机械 www.xiexiebang.com
信息。设计方案
3.1主要设计参考标准
l DL/T721-2006 《配电网自动化系统远方终端》 l GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
l GB50254~59-96 《电气装置安装工程施工及验收规范》 l GB/J63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》 l ISARP55.1 《数字处理计算机硬件测试》
l DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》 l DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》 l ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
l GBJ232-2006 《电测量仪表装置设计技术规程》
l DL5002-2010 地区电网电力调度自动化设计技术规范 l DL451-2003 循环式远动规约 3.2 配电回路的改造
根据上海东方电视台原有配电系统的现有情况和用户需求分析,确定需要改造的配电回路,并进行合理的仪表选型,如下表所示(部分):
序号
设备
柜号
仪表型号
数量
合计
一、地下室高压配电室电力监控配置
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高压进线1#、14#监控
1#、14#
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ACR220ELH
ACR220ELH
高压总开关2#、13#监控
2#、13#
ACR220ELH
WHD96-11
高压动力5#、10#监控
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5#、10#
ACR220ELH
高压技术6#、9#监控装置
6#、9#
ACR220ELH
高压二期7#、8#监控装置
7#、8#
ACR220ELH
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变压器温湿度控制器
WHD96-11
二、地下室技术低压配电室电力监控配置
低压进线1#监控装置
1#
ACR220ELH
ACR220ELH
食品机械 www.xiexiebang.com 2
低压出线5#监控装置
5#
AMC16-3I3/K
AMC16-3I3
低压联络6#监控装置
6#
AMC16-3I3/K
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低压出线7#监控装置
7#
AMC16-3I3/K
低压进线11#监控装置
11#
ACR220ELH
三、地下室动力低压配电室电力监控配置
食品机械 www.xiexiebang.com 1
低压进线1#监控装置
1#
ACR220ELH
ACR220ELH
低压出线5#监控装置
5#
AMC16-3I3/K
AMC16-3I3
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低压联络6#监控装置
6#
AMC16-3I3/K
低压出线7#监控装置
7#
AMC16-3I3/K
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低压进线11#监控装置
11#
ACR220ELH
播出区空调配电柜监控装置
P1
AMC16-3I3/K
P2
AMC16-3I3/K
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四、播出用电配电室(播出区2F)电力监控配置
P1柜电力监控装置
P1
AMC16-3I3/K
AMC16-3I3
P2柜电力监控装置
P2
AMC16-3I3/K
食品机械 www.xiexiebang.com AMC16-1I9
AMC16-1I9/K
P3柜回路监控装置
P3
AMC16-1I9/K
P4柜回路监控装置
食品机械 www.xiexiebang.com P4
AMC16-3I3/K
AMC16-1I9/K
P5柜回路监控装置
P5
AMC16-1I9/K
P6柜监控装置
P6
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AMC16-1I9/K
P7柜监控装置
P7
AMC16-1I9/K
P8(直播室照明)电力监控装置
P8
AMC16-3I3/K
食品机械 www.xiexiebang.com AMC16-1I9/K
五、节目中心UPS机房(播出区3F)电力监控配置
P1柜电力监控装置
P1
AMC16-3I3/K
AMC16-3I3
P2柜电力监控装置
P2
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AMC16-3I3/K
AMC16-1I9
P3柜电力监控装置
P3
AMC16-3I3/K
AMC16-1I9/K
食品机械 www.xiexiebang.com 4
P4柜电力监控装置
P4
AMC16-1I9/K
六、柴油发电机电力监控配置
发电机柜电力监控装置
P1
AMC16-3I3/K
AMC16-3I3
3.3改造过程
模拟屏的设计图如下,采用动态模拟屏取代原有需要值班人员手动操作的静态模拟屏,模拟屏的状态数据由电力监控系统的上位计算机转发,使得其状态始终与现场设备状态保持一致。
仪表的二次接线设计图如下(部分):
配电柜间仪表通讯线缆的连接如下图:
3.4系统结构设计
网络结构:系统采用间隔层、站级层和网络层三层网络结构。1)间隔层由智能测量仪表单元组成,这里采用的上海安科瑞电气股份有限公司生产的ACR220ELK、AMC16-1I9、ARTU-K32网络多功能电力监控仪表和信号采集模块。系统网络分为9个网段,每个网段连接仪表个数不超过20台。并以总线形式接入站级层主控单元,传输介质采用屏蔽双绞电缆。主要负责电力参数测量和信号采集并与主控单元进行通信。2)站级层由通讯子站构成(即通讯服务器),主要是作为本站间隔层设备采集电力系统数据的处理、储存、调配以及通信协议的转换,并接入网络层,将本站经处理的数据上传和接受网络层下传的设定参数或控制信号等指令。3)网络层采用工业网络交换机,将从现场仪表采集到的各种信号上传到上位主机。网络层传输层协议采用TCP/IP。
上海东方电视台电力监控系统的网络拓扑结构如下图。监控主机位于主楼地下一层的配电值班室内。
3.5 电力监控系统的软件设计
在该项目中采用了Acrel-2000电力监控组态软件作为开发平台。Acrel-2000电力监控组态软件具有方便、灵活的开发环境,提供各种工程、画面模板、大大降低了组态开发的工作量;高性能实时、历史数据库,快速访问接口在数据库4万点数据负荷时,访问吞吐量可达到20000次/秒;强大的分布式报警、事件处理,支持报警、事件网络数据断线存储,恢复功能;支持操作图元对象的多个图层,通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏;强大的ACTIVEX控件对象容器,定食品机械 www.xiexiebang.com
义了全新的容器接口集,增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能,通过脚本可调用对象的方法、属性;全新的、灵活的报表设计工具:提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制,包括:脚本调用和事件脚本,可以提供报表设计器,可以设计多套报表模板。
上海东方电视台电力监控系统实现了10KV高压配电间、演播剧场配电间、节目中心UPS机房、技术低压配电室、柴油发电机房等各进线及馈线回路的一次系统图显示、高压光字牌、动态实时模拟屏、各回路实时电参量遥测、重要回路电能报表、主进线回路的负荷用电趋势、重要回路的分合闸报警、电流越限报警、用户权限管理等功能,软件运行界面见下图。
上图为东方电视台10KV高压配电室一次配电示意图界面。主要包括8东广电甲线、17东广电乙线、8东广电丙线三个10KV总进线和1#--7# 10/0.4KV变压器馈线回路,该处均使用ACR220ELH和ACR220EL网络电力仪表。通过遥测我们可以查看各回路的三相线电压、电流、功率、电能等电参量;遥信功能实现了显示现场设备的运行状态,主要包括:开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警,断路器变位时会发出报警信号。对于三个总进线回路还可查看2-31次谐波含量以直观的棒图显示。图上各个断路器图形,如果是红色说明此分支断路器合闸母线有电,如果是绿色说明断路器分闸母线无电。
通过演播剧场配电系统图界面(如上图),可查看ABB P1-P4配电柜中安装的AMC16-1I9电力仪表的实时电流参数,并可对每一个回路的电流设置报警参数,当回路电流超过设定的报警参数时,计算机会发出声音报警,并弹出报警窗口。如下图所示。
当配电回路的断路器状态发生改变时,会弹出遥信实时报警窗口(如下图),显示分合闸时间,回路位置,报警内容等信息,使得值班人员能够及时掌握各回路供电状态或发生故障的位置。系统还支持报警记录的历史查询功能,可以协助值班人员追查事故发生的原因。运行情况
上海东方电视台电力监控预警系统自2010年4月正式投入运行,历经上海世界博览会和2010年广州亚运会的考验,累计有效预警56次,其中重要事故预警5次。如2010年6月份和10月份的预警,2F放映室回路和音控室主路回路在某段时间内经常发生频繁的分合闸报警,但是现场根本没有发生回路的分合闸操作。通过监控软件的历史报警查询事故追溯功能,经过分析台里决定在检修期间重点检查这两个回路,最终发现问题出在断路器的辅助触点老化造成接触不良,但同时也发现断路器的主触点碳化比较严重。如不及时更换故障断路器,必将造成电视直播期间出现电力中断的重大事故。Acrel-2000电力监控系统的长期稳定良好表现受到了配电维护人员和台里有关领导的肯定赞扬。总的来说,上海东方电视台电力监控系统功能完备,能够很好的满足现阶段电视台用户对配电网络管理的要求,做到对配电网络的全面实时监测,故障的实时有效预警,事故的分析追溯。系统还预留了充足的通讯接口,为以后系统的扩容升级打下了基础。系统操作简便易学,用户不需复杂的配置即可使用,在用户持续熟练地使用之下Acrel-2000电力监控系统必会成为配电管理人员的好帮手,提高食品机械 www.xiexiebang.com
配电网络的稳定性和维护人员的工作效率,为客户带来更多的实实在在的价值。
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第二篇:电力系统安全运行监控
电力系统安全运行监控与事故预警
内容提要
1、安全运行监控与事故预警的必要性
2、利用监控系统降低电力系统的事故率
3、电力安全监控系统
1、安全运行监控与事故预警的必要性
目前,电力自动化系统中与安全相关的内容集中在: 继电保护、LFC等安全自动装置 故障录波等安全分析装置 电气设备在线监测装置
报警信息(异常、故障)处理
上述内容主要是关于电力系统异常、故障的,且侧重于电气元件 目前电力系统安全监控存在的缺陷
• 安全监控基础理论之一的可靠性理论无法解释美加大停电中出现的小概率事件 • 自动化系统向运行人员提供海量数据 • 缺乏安全决策和事故辅助决策
• 没有考虑紧急状况下“人”的缺陷对安全决策的影响
• 安全科学的理论体系尚未完全形成,缺乏安全监控的理论指导。、安全科学(续)
• 事故学理论的基本出发点是事故,以事故为研究的对象和认识的目标,在认识论上主要是经验论和事后型的安全哲学。
安全科学(续)
事故模型论(因果连锁模型即多米诺骨牌模型、综合模型、轨迹交叉模型、人为失误模型、生物节律模型、事故突变模型)
事故致因理论(事故频发倾向论、能量意外释放论、能量转移论、两类危险源论)
2、安全科学(续)基于事故学理论,电力系统多年来广泛采用了事故的定性分析方法,即对事故进行详细的调查分析、进行事故规律研究、采用事后型管理模式、执行三不放过原则、注重事故致因研究、强化事后整改对策。
隐患控制理论(重大危险源、重大隐患控制、无隐患管理)。
• 在电力系统中,安全检查表、危险点分析、故障类型和影响分析、鱼刺图分析、事件树分析、事故树分析等定性预先型安全性分析方法首先得到应用
• 现代安全科学以安全系统作为研究对象,建立了人-物-能量-信息的安全系统要素体系,提出系统自组织的思路,确立了系统本质安全的目标
• 现代安全科学从安全系统的动态特性出发,研究人、社会、环境、技术、经济等因素构成的安全大协调系统,更加强调安全系统的人-物-能量-信息四要素,即人的安全素质、设备和环境的安全可靠、生产过程中能量的安全作用、充分可靠的安全信息流。
• 现代安全科学尚未形成理论体系
1、在[0,t]内,电力系统发生事故的期望次数等价于同期累计事故率函数值。
2、事故间隔样本事故间隔期的概率分布密度函数 事故期望次数预测
若事故间隔期的概率分布密度函数不变,根据年事故次数样本,可以预测电力系统未来某一段时期内的事故期望次数。利用监控系统降低电力系统的事故率 变电站安全监控系统的特征
• 集成和处理设备、环境、人和管理四个方面的知识流
• 对各个不同的岗位产生有效的实时安全知识流
• 可以进行变电站的事故安全预警与决策 构建变电站安全监控系统的平台
• 应该可以方便地实现变电站安全监控系统的典型特征
• 实时在线应用的智能管理系统INTEMOR 可以满足要求,其特点是:集成了符号推理、数值计算、不同的知识库系统、实时控制、Internet、通信技术,它有能力处理相互冲突的信息,并且用户很容易更改知识库。INTEMOR系统处理上述实时知识流,采用正向推理判断事故,采用反向推理寻找事故原因,系统不仅提供了正常运行的状态监视,而且在事故早期给操作人员提供了采取快速恰当行动的措施,解释事故发生的原因和后果,同时提供专家建议和在各种手册/规则中的相关依据
变电站综合自动化基本概念 相关基本概念
• 变电站自动化 • 变电站综合自动化 • 无人值班 • 无人值守
• • • • • • • • • • SCADA 调度自动化系统 EMS EEMS RTU 四遥 遥视
事件顺序记录 事故追忆 故障录波
• VQC • 小电流接地选线
1、变电站自动化
计算机技术+变电站系统或设备)||(通信和网络技术+变电站系统或设备)||(其它各种新技术+变电站系统或设备)
=变电站自动化
变电站自动化是基于微机的变电站二次系统或设备
2、变电站综合自动化
• 变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动等)利用计算机技术、现代通信技术,通过功能组合和优化设计,对变电站执行自动监视、测量、控制和调整的一种综合性的自动化系统
• 特点:功能综合化;设备、操作、监视微机化;结构分层分布化;通信网络化光纤化;运行管理智能化
5、SCADA • Supervisory Control And Data Acquisition • 就是通常意义下的“监控系统”
• 实现数据采集、信息显示、监视控制、告警处理、事件顺序记录、数据计算、事故追忆等功能
变电站自动化与无人值班、无人值守的关系
• 变电站无人值班是一种管理模式,而变电站自动化则是指变电站自动装置和系统,综合自动化不过是其中一种新型的自动化系统而已
• 变电站自动化是无人值班变电站可靠的技术支撑和物质基础,两者的目标都是为了提高供电可靠性和电力工业效益 • 不存在固定的依赖和前提关系
6、调度自动化系统
• 调度自动化系统借助远动系统收集各个发电厂和变电所得信息,如开关状态、线路潮流等,经过调度分析与决策,对电力系统实施控制和调整,控制和调整命令经过远动系统下送执行
• 职能:控制整个电力系统的运行方式,使电力系统在正常状态下能满足安全、优质和经济地向用户供电的要求;在缺电状态下做好负荷管理;在异常和事故状态下迅速恢复正常供电
9、RTU • 在发电厂、变电所内按远动规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备称为远动终端(Remote Terminal Unit,即 RTU)
10、四遥
• 遥测,又称远程测量(Telemetering),是指运用远程通信技术传送被测参量的测量值
• 遥信,又称远程信号(Telesignal、Teleindication),是对状态信息的远程监视 • 遥控,又称远程切换(Teleswitching),是指对具有两个确定状态的运行设备所进行的远程操作
• 遥调,又称远程整定(Teleadjusting),是指对具有不少于两个设定值的运行设备进行远程操作
11、遥视
• 利用音频技术、视频技术或其它安防技术实现对变电站运行环境的监控
12、事件顺序记录
• SOE、SER • 按照时间顺序记录事故、故障和异常的发生情况
• 对远动主站而言,事件顺序记录特指保护跳闸及其相关信息
• 由于对时的原因,事件顺序记录在站内应用较好,但站间的应用效果很差
13、事故追忆
• 记录断路器事故跳闸前后一段时间内模拟量的有效值变化过程
• 有的系统可以每周波记录一次有效值;有的系统等间隔记录一次有效值 • 由于CT饱和特性的限制,事故追忆仅仅具有参考价值
14、故障录波
• 记录断路器事故跳闸前后一段时间内电压、电流、频率等模拟量的故障波形(动态)• 有相关的国家标准
15、VQC • 电压无功控制
• 实现变电站或局部电网的补偿设备自动投切或调整,以及变压器分接头的自动调整
16、小电流接地选线
• 在小电流接地系统中,如果发生单相接地故障,可以自动判断是哪回线路发生了单相接地
电力自动化基本理论 常用基本原理
1、分层原理 •
2、分布式系统 •
3、PCM •
4、采样定理及其应用 •
5、有效信息流 •
6、滑动监控窗口 •
7、冗余容错技术
一、分层原理
• 层:按纵向划分的结构上相对独立、功能上也相对独立的部分 • 一个复杂系统按纵向可以划分成很多层: 分层原理 要求:
• 各层结构上相对独立、功能上也相对独立
• 层与层之间的接口应该尽可能简单、接口信息量应该尽可能小 • 下层为上层提供服务
• 上层在下层的基础上实现更高级的功能 层与模块:
• 模块是同一层中(横向)结构和功能相对独立的部分 • 每一层可以划分成多个模块
• 模块划分原则:各模块结构上相对独立、功能上也相对独立;模块间的接口应该尽可能简单、接口信息量应该尽可能小 • 电力系统为什么要采用分层监视与控制?
复杂大系统
有功功率和无功功率动态平衡
P G PLD + P
f
Q G QLD + Q
不可能在同一地点对电力系统进行监视控制,也不可能在同一时间对整个电力系统的自动化同时建设 电力系统分层调度
典型的分层变电站自动化系统 硬件分散性
• H1:只有一个控制单元的单个CPU • H2:有多个ALU的单个CPU,只有一个控制单元
• H3:分开的专用功能单元,比如带一个浮点协处理器的CPU • H4:带多个CPU的多处理机,但只有一个单独的I/O系统和一个全局存贮器 • H5:带多个CPU的多计算机,多个I/O系统和多个本地存贮器 控制分散性
• C1:单个固定控制点。(可能有多个CPU)
• C2:单个动态控制点。控制器在多个CPU间切换 • C3:固定的主/从结构 • C4:动态的主/从结构
• C5:使用同一控制器副本的多个同类控制点 • C6:使用不同控制器的多个异类控制点 数据分散性
• D1:集中式数据
• D2:含有单一集中式目录并且没有本地目录的分布式文件 • D3:每个站点都有复制数据
• D4:有一个主结构的分区数据库,主结构保存所有文件的一个完全副本 • D5:有一个主结构的分区数据库,主结构仅保存一个完整的目录 • D6:无主结构文件或目录的分区数据库 集中、分布、分散?
• 通俗地讲,如果一个自动化系统的部件局限在一个地方,它就是集中的;如果其部件在不同的地方,它就是分散的;当一个分散式系统不存在或仅存在有限的协作时,它是网络的;当一个分散式系统存在紧密协作时,它是分布的
分布式系统的属性
• 任意数目的进程
• 任意数目的自治处理单元 • 通过消息传递的通信 • 进程协作 • 通信延迟 • 资源故障独立 • 故障化解 •
四、采样定理
采样定理应用之一:确定监视周期
• 监控终端监视的量:稳态量、暂态量。稳态量的变化缓慢,暂态量变化迅速
• 监视周期:若在监控系统的输出设备上观察到的等间隔采样值序列能够在给定的误差范围内确定被监视量,则该采样值序列的最大时间间隔称为被监视量的监视周期 • 实时性:监视周期的要求 采样定理应用之二:时分多路复用 “话路”的基本概念
• PCM的概念是法国工程师Alec Reeres于1937年提出,它由采样、量化和编码三个步骤组成。
• 模拟话音经防混叠的低通滤波器限带(300-3400Hz),然后以8kHz频率将其采样、量化和编码成二进制数码。对于电话通道,规定其采用值编码为8位,共有256个量化级。这样每个数字话路的标准速率为64kbit/s
“话路”的基本概念
• 尽管现在通过压缩编码,可以使在可接收的信噪比的前提下一路电话信号的通信速率降低到16kbit/s、8kbit/s,但是人们仍然习惯上将64kbit/s称为一个话路带宽,简称一个“话路”。
• n个64kbit/s的话路可以合并成一个更大带宽的信道,称为n×64kbit/s信道
E1的基本概念
• 采用与欧洲标准相同 的PCM30/32路的帧结构(称为E1基群)
• 帧长度Ts=1/8kHz=125s。一帧分为32个时隙,其中30个时隙供30个用户(即30个话路)使用,即TS1-TS15和TS17-TS32为用户时隙。TS0是帧同步时隙,TS16是信令时隙
• E1遵守G.703(ITU-T的分层数字接口标准之一),参见《电力遥视系统的理论与实践》
• PCM30/32系统位速率为
RBP=fs×N×n=8000×8×32=2048kbit/s
五、有效信息流
• 数据是对客观物体的直接描述或测量 • 信息则是错综复杂的耦合数据之间的联系 • 知识表达了结构化的信息之间的综合关系 • 智能是获取知识和使用知识的能力测度 信息流的处理 信息流的有效性 信息流的有效性
• 生存周期满足采样定理要求
• 同一信息流对一个业务功能是有效的,但是对另一个业务功能可能是无效的
• 例如,同样是一台换流变压器故障跳闸信息,不同的用户关注其不同的侧面,运行人员关注是否是永久性故障引起的跳闸、跳闸对直流输送功率的影响、对直流系统运行方式的影响等;检修人员关心引起跳闸故障的原因和部位
确定被监视量:有效信息流
• 早期方法:根据状态可观测性确定+经验
正在过渡:确定有效信息流确定被监控量
• 信息流的特征:QOS要求(特别是时效性)、异步性、不确定性
• 有效信息流:满足生产需求的信息流。例:
绘出所有有效信息流后就可以确定被监视量
六、滑动时变监控窗口
• 滑动时变监控窗口WSCADA[t-T:t]是一种离散滑动时间窗口,完成一次监控过程所需的监控信息来自窗口WSCADA[t-T:t]所对应的信息流;在进行下一次监控过程时,时间窗口向后滑动T,即时间窗为WSCADA[t+T-T:t+T]。
• 关于T和T存在非常复杂的技术问题
• 监控窗口的设置满足采样定理、有效信息流要求
八、工程系统论
• 复杂性、无序性、完整性、协调性
• 系统方法:复杂性简化、还原论、HSM框架、SSM框架、自顶向下、面向对象、模型化、系统优化、折衷平衡、逻辑链、启发式、……
实现无人值班变电站的技术要求
2、计算机监控:
• 系统软件选用通用的符合国际标准的操作系统、工作平台、和成套软件工具包 • 有对时功能,优选GPS对时
• 系统的局部故障应该可以隔离并报警 • 各个插件上应有标志,以表明运行状态 • 强电磁条件下能可靠工作,防雷、防过电压 实现无人值班变电站的技术要求
2、计算机监控:
• 抗干扰、绝缘水平符合标准
• 推荐采用220V或110V直流作为YX工作电源
• 电能量脉冲宽度应不小于50100ms,推荐采用RS485接口的电能表 • 配置UPS,可以采用站内直流供电系统
实现无人值班变电站的技术要求
3、继电保护:
• 应装设直流电源监视信号,当直流电源消失时,向自动化系统报警 • 常规保护输出的瞬时和延时信号,根据需要送至自动化系统
4、二次回路:
• 新建变电站应取消常规操作屏
• 新建变电站保护屏上必须装设跳、合闸按钮,采用强电一对一控制方式。应装设反映该断路器运行状态的指示信号
• 新建变电站可装设音响信号系统,当自动化系统停用转入就地控制时投入使用 • 监视断路器跳、合闸回路 • 保护信号不自动复归
• 有载分接头和电容器组可自动调节和自动投切
• 110kV及以下系统配置小电流接地选线装置,并与自动化系统连接 • 控制电缆采用屏蔽电缆
• 根据需要配置同期装置,但不宜用遥控进行同期操作
5、老站二次回路改造:
• 规范YC量
• 小电流接地系统3U0应作为YC • 取消或停用闪光母线及事故音响回路 • 增设YK跳闸闭锁重合闸回路
• 所有异常报警必须有动作自保持(或保存),且便于巡查人员查找、手动或远方复归 • 设备告警YX量包括:保护跳闸信号、断路器跳闸、重合闸动作
• 异常报警分为三类:第一类召唤操作队立即到现场处理;第二类召唤操作队及时到现场处理,但允许维持较长延时的异常报警状态;第三类可以留待巡视人员到现场察看时处理的异常状态报警。对第一、二类形成事故总信号作为YX • 除设备跳闸外,所有不允许等操作队赶赴现场后才处理的设备异常,均必须另设专门的自动装置处理
• 配置UPS,并配足蓄电池容量 实现无人值班变电站的技术指标
• YC量测量误差不大于0.5% • 变送器精度0.5级、420mA、5V • YT输出010V、420mA • YX空接点接入
• YK空接点输出,接点容量为直流220V、5A,110V、5A,24V、1A • 电能量累计容量216 • 远动信息海明距离大于4 • MTBF不小于15000h、系统可用率不小于99.8% • SOE小于5ms • 通信速率宜大于600bd,误码率不大于104 • UPS或其它后备电源后备时间应大于1h • 接地电阻小于0.5
无人值班变电站自动化系统功能
1、继电保护:
• 通信功能:接受查询;传送事件报告;传送自检报告;对时;修改保护定值;定值查询;保护投退;传送保护状态
• 线路保护:110kV线路一般采用阶段式距离和阶段式零序方向保护;35kV线路一般采用一段或两段式(方向)电流、电压速断和过流保护;10kV线路采用两相或三相电流速断和国电流保护
1、继电保护:
• 电容器组保护 • 母线保护
• 变压器保护:主保护采用二次谐波制动或比例制动的纵差保护;后备保护委过流或复合电压启动的过流保护 • 自动重合闸
2、自动控制:
• 小电流接地选线 • 备用电源自投 • 低频减载 • 同期
• 电压无功控制
3、数据采集:YC、YX
4、安全监控
• 控制与操作闭锁
五防:防止误分误合断路器;防止带负荷拉合隔离开关;防止带电挂接地线;防止带接地线合断路器;防止误入带电间隔
• 越限报警与异常状态报警 • SOE、事故追忆与故障录波
5、数据处理和记录
• 生数据处理 • 数据合理性校验 • 特殊计算
• 旁路断路器代路处理
• 微机五防操作闭锁信息处理 • YC越死区处理
• SOE、事故追忆与故障录波信息处理 • 电量累计
• 分合断路器时,直流母线电压和电流变化记录 • 各类报警、分类计算表统计
6、MMI • 打印 • 显示 • 在线维护 • 操作
7、远动
8、自诊断和自恢复 存在的主要问题
1、几乎完全仿照综自出现之前的运行人员工作,缺乏创新。即:
综自功能 = 计算机替代运行人员部分工作
• 因此,综自系统除了减轻运行人员劳动强度和提高自动化水平的优点外,很多人不了解其更多的优点,特别是不知道综自系统的价值
没有针对电力系统运行需求来制定综自的功能
2、对数据的传送不加区分,缺乏进一步处理,让电力系统的工作人员从海量数据中寻找有用的信息。(“海量数据”问题)
• 是造成电力系统事故的重要原因之一
• 运行人员的私有知识成为保证电网安全、质量和经济性的唯一手段 没有针对电力系统信息需求来定制综自的功能 综自系统的功能需求
• 主管领导、各级调度运行人员、变电站运行人员、检修人员、维护人员等对信息的需求不同(例如:主变跳闸时),因此要求信息甄别传输 • 某些信息要求在同级班组或变电站之间传输,如事故教训
3、缺乏标准化和产品化
• 没有定型的综自系统是目前影响综自系统可靠性的主要原因之一 研究单位、制造厂家、用户都应该重新考虑综自的功能需求!需求就是动力!!
利用遥视系统实现无人值班变电站的安全运行监控 主要内容
• 遥视系统的安全监视功能 • 遥视系统的技术现状
• 遥视系统建设中的若干重要问题
• 利用遥视系统实现安全监控的研究新进展 遥视系统的安全监视功能
• 遥视系统的兴起和发展是由于变电站安全运行监视的需要 • 辅助变电站安全生产是目前遥视系统的核心和灵魂 • 遥视系统所有功能都围绕变电站安全生产而设计 应用提示:不能简单地将安防系统作为电力遥视系统
• 实现对变电站运行设备的远程正常巡视 • 实现对变电站运行环境的远程监控
• 保证遥控操作的安全性
• 辅助进行事故处理
• 对检修过程进行监控
为什么采用遥视系统可以实现变电站安全运行监控?
• 安全科学认为:影响安全的因素包括人、设备(系统)、环境、管理四个方面。生产过程中任何一个环节的不可知不可控都可能造成事故。加强事故链的监视是切断事故链、防止事故发生的必要条件
• 遥视系统监视人、设备的一部分和全部环境内容 遥视系统的技术现状
• 遥视系统的特征
• 三种典型的遥视系统结构
• 目前必须实现的几个重要功能 • 主要性能指标 遥视系统的特征
• 分层分散式系统
• 集成式系统
• 超大信息流量
• 强电磁干扰运行环境
4.1 满足不同用户电能质量需求的用户电力技术
满足不同用户电能质量需求的控制技术也称为用户电力技术(custom power),是美国Hingorani博士于1988年提出的概念:把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来,以用户对电力可靠性和电能质量要求为依据,为用户配置所需要的电力。电力公司(或其他利益群体)利用用户电力技术和新设备,可使单独用户或用户群从配电系统得到用户指定质量水平的电力;用户电力技术可以用来有效抑制或抵消电力系统中出现的各种短时、瞬时扰动,可使用户供电可靠性达到不断电、严格的电压调整、低谐波电压、冲击和非线性负荷对终端电压无影响等。
• IEC61850的目标(“变电站通信网络和系统”)
• IEC61850的目标:解决变电站自动化系统的互操作性(而不是互换性)
• 标准的目的既不是对在变电站运行的功能进行标准化,也不是对变电站自动化系统内的功能分配进行标准化
• 互操作性:一个制造厂或者不同制造厂提供的两个或多IED交换信息和使用这些信息执行特定功能的能力
• 互换性:不用改变系统内的其他元件,用另一个制造厂的设备代替一个制造厂的设备的能力 必要性
• 在变电站自动化系统中,各个不同制造厂采用采用了各自的特定专用通信协议,采用不同制造厂的智能电子设备时要求复杂和高费用的协议转换
随着技术的发展,即使是同意制造厂的IED之间也存在协议转换问题 • 互操作性一直是变电站自动化系统的瓶颈
变电站自动化系统三层次模型
• 目前大量工程应用的变电站自动化系统采样了分层分布式,即整个变电站自动化系统分为变电站层和间隔层,间隔层设备主要对应于一次间隔设备的保护、测量和控制
• 在IEC 61850中,IEC/TC 57提出了3层次模型的变电站自动化系统构架,即采用电子式电压和电流互感器和开关的一次设备增加了智能接口后,这些智能化设备作为变电站的过程层
• 采用3层次模型后,原来间隔层设备与互感器、开关的一次设备之间的电力电缆连接变为通信电缆连接,并形成过程总线
间隔(Bay)的定义
• 变电站由具有一些公共功能的紧密连接的部件组成,例如介于进线或者出线和母线之间的断路器,带断路器和相关的隔离刀闸和接地刀闸的母联,代表两种电压等级的两条母线之间带开关设备的变压器。间隔的概念可适用于1 1/2断路器和环形母线变电站配置,将一次断路器和相关的设备组成一个虚拟间隔。这些间隔按被保护的电力系统子集组成,例如变压器或者线路终端组成间隔,开关设备的控制有一些共同的限制诸如互锁和已经定义的操作顺序。这些子集的标识对于维修(哪些部分可能同时断开,减少对子集其余部分的影响)或者扩充设计。(如果一个新的线路将要投运,需要增加的部分)是非常重要的,这些子集被称为“间隔”,由通用名称为“间隔控制器” 进行管理,把继电保护系统称为“间隔继电保护”
数字化变电站逻辑接口
① 间隔层和变电站层之间保护数据交换; ② 间隔层与远方保护之间保护数据交换; ③ 间隔层内数据交换;
④ PT和CT输出的采样值;
⑤ 过程层和间隔层之间控制数据交换; ⑥ 间隔和变电站层之间控制数据交换; ⑦ 变电站层与远方工程师办公地数据交换; ⑧ 间隔之间直接数据交换,如联锁等快速功能; ⑨ 变电站层内数据交换;
⑩ 变电站和远方控制中心之间控制数据交换。
什么是数字化变电站?
• 数字化变电站指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站 • 基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等
• 变电站综合自动化系统实现了间隔层和站控层间的数字化,数字化变电站还需完成过程层及间隔层设备间的数字化
数字化变电站的特点 • 一次设备智能化
采用数字输出的电子式互感器、智能开关(或配智能终端的传统开关)等智能一次设备
一二次设备间用光纤通信传输信息
• 二次设备网络化
二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息,取消控制电缆
• 运行管理自动化
自动故障分析
设备健康状态监测
程序化控制 数字化变电站的优势
• 减少二次接线 • 提升测量精度
• 提高信号传输的可靠性
• 避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点 • 接地等问题
• 变电站的各种功能共享统一的信息平台,避免 • 设备重复
• 自动化运行和管理水平的进一步提高 数字化变电站技术功能规范
• 智能一次设备
数字输出的电子式互感器
开关、变压器等一次设备智能化
• 过程层通信
互感器→二次设备: IEC61850-9-1或-9-2
1类性能要求开关量:IEC61850的GOOSE
一次设备和二次设备间其他信息交换:IEC61850-8-1(MMS)
第三篇:PowerLogic电力监控系统
PowerLogic电力监控系统
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
·监视电能质量,发现潜在故障
第四篇:电力监控系统软件设计开发计划书
电力监控系统软件开发计划书
项目名称:电力监控系统软件 小组编号: 15 版本号: v1.0 评审日期:2007-5-10软件开发计划书 1.概述
电力监控系统是指通过串口与上位机通信,遵从自定的通信协议,实现监测数据的交换与监测数据显示和监测数据的控制.软件系统采用Client/Server(客户机/服务器)结构。1.1 目的
通过书写开发计划文档,开发小组可以有条不紊地进行开发活动。这样,小组在开发的过程中有章可循,否则会造成混乱而且低的工作效率。1.2 项目范围
本项目负责项目生命周期模型的需求分析,系统设计、原型编码阶段。
2.角色与人员分工 2.1 基本信息
个人详细的任务分工在后面进度计划中描述,这里仅仅说明成员在本项目中担任的角色 人员 角色 职责
孙晓凡 项目经理 管理负责整个项目,协同开发 赵勇 系统分析员 进行系统分析与设计 赵勇 程序员 编程实现原型 赵勇 测试,配置 测试,配置管理 2.2 假设和约束 假设:
(1)需求比较稳定;(2)项目人员按时到位;
(3)项目中遇到的所有新技术能顺利得到解决;
约束:软件需求文档中描述的需求都能实现,保证项目工期 2.3 关键里程碑及其提交产品
里程碑名称 产品名称 提交日期 责任人
对象系统需求规格基线 《用户需求说明书》 2007.5.20 赵勇 对象系统设计规格基线 《软件设计说明书》 2007.5.29赵勇 测试要求 《测试计划》 2007.9.17 赵勇
软件使用说明 《软件使用说明书》 2007.11.27 赵勇
程序包及程序框架文档 程序包以及程序框架文档 2007.11.27 赵勇 3.项目计划
3.1 项目开发过程选择 小组开发所用的开发过程
1)面向对象开发方法中的迭代开发。2)结构化开发方法中的瀑布模型。3.2 项目估算 3.1.1 工作量估算
Stage Percentage of Effort Effort(Person-Hours)需求获取 4 8 需求分析 20 20 设计 40 30 实现(含编程,测试)20 20 项目管理 8 10 其它 4 8 总计 100 96 3.1.2 进度估算
2007-5-20 ~ 2007-6-20 给出详细设计文档草版,模块的具体解析,各模块的接口定义。
2007-6-20 ~ 2007-8-20 实现基本的框架,基本功能实现,给出详细设计文档修正版。
2007-8-20 ~ 2007-11-27
实现全部功能,项目的基本完成给出详细设计文档最终版,及使用手册。
第五篇:电力监控系统的应用实例
电力监控系统在龙岩青年大厦的应用
摘要:基于目前科学技术飞速发展,人们对电力资源的依赖越来越广泛,而现阶段国内电力系统的运营成本还相对较高,因此完善电力系统各方面的工作已经势在必行。电力监控系统在整个电力系统中具有重要的作用,它能够有力的促进电网管理工作效率,降低电力系统的运营成本,本文通过福建龙岩大厦电力监控系统的应用介绍电力监控系统在办公大楼中的应用。
引言
配电自动化,是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。其目的是提高供电可靠性,改善电能质量,向用户提供优质服务,降低运行费用,减轻运行人员的劳动强度。
随着电力网络的不断发展,用电负荷的持续增长,各种新型负载不断涌现,用户更加关注电能质量问题,同时也对电能质量提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战,以实现配电系统持续可靠、高效低耗的运行。本文通过对福建龙岩青年大厦电力监控的建设,介绍电力监控系统在办公建筑中的应用。
1、项目概述及建设目标
福建龙岩青年大厦位于龙岩市商务营运中心J地块,总投资1.8亿元,总建筑面积39500平米,总高为92米,共22层(地下1层,地上21层),其中地下1层为车库及人防,1至3层为商务金融及配套服务用房,4至21层为高端写字楼。整个大楼用电分为10kV和0.4kV,其中10kV部分包括两路进线以及两路变压器出线。0.4kV部分包括两路变压器进线以及74路低压出线回路,负责整栋大楼照明插座、动力、空调等设备供电。
本电力监控系统中,监控要求主要有以下几个方面:
1.远程观测。要求系统能够准确的对电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、视在功率、功率因数、频率、开关状态、剩余电流等信息进行检测。
2.远程通信。要求系统能够及时的传递设备运作状态以及故障信息。
3.报警。要求系统能够通过设定,对各种信息进行报警。4.显示。要求系统能够就地显示出各部分运作信息。
2、电力监控系统的设计
在监控系统的设计中,要充分考虑客户的实际需求,以及电力系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素,进而合理的选择监控设备,这既有利于减少系统运作的成本,同时也有利于系统功能的实现。
本项目的电力监控系统,可以实现对楼内高低压配电回路的实时监控,有利于电能管理。另一方面,电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况,它还具备网络通讯等功能,能够与计算机、串口服务器等设备进行组合,及时的显示楼内各个配电回路的运作状态,当楼内电力系统的负载越标时,电力监控系统能够迅速报警,发出语音提示。另外,电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息,便于有关人员分析楼内各部分的用电状况,使楼内的用电活动更加安全,从而保证楼内人员的生命安全,提高办公人员的工作效率。
2.1 系统结构
依据新建办公楼的配电情况和办公室分布情况,能耗在线监测系统建设采用分层分布式结构,系统包括:站控管理层、网络通讯层、现场设备层。系统网络结构如图2所示:
站控管理层管理人员与计算机进行人机交互的直接窗口,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,是系统的最上层部分。主要由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。
通讯层使用的设备为NPORT5630串口服务器。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。
现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的各类型的仪表等,也是构建该配电系统必要的基本组成元素。根据本项目的实际特点,在本项目方案设计时为低压配电回路每个回路安装ARCM200L-Z智能仪表,实现每个回路剩余电流、温度、三相电流、三相电压、频率、功率、四象限电能等电参量监测;并对每个回路断路器分合闸状态进行监测。
2.2 网络设计
电力监控系统中的网络系统能够及时的对数据进行传输,并迅速传递操作指令,是实现电力监控系统各项功能的基础。对于福建龙岩青年大厦电力监控系统来说,系统中监控设备相对较少,而且大多集中分布于一个配电时内,此时,可以先把每个设备就地与总线连接,之后在把各条总线全部接入通讯网关,来实现与主机的传递。
2.3监控系统软件功能设计
系统依据客户实际需求进行设计,并实现了一次主接线图界面显示;电参量遥测及电参量越限报警;事件记录;系统运行异常监测;故障报警及操作记录;报表查询与打印;系统负荷实时、历史曲线,用户权限管理等主要功能。
2.3.1数据的采集与处理
数据采集主要包括模拟量以及开关量的采集。模拟量的采集主要是对线路电压、电流、功率、功率因数、频率等信息进行采集,开关量的采集则主要是对断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的工作状态,以及断电保护、运行故障等报警信息进行采集,实现远程数据的本地实时显示。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户,达到配电监控的自动化化和智能化要求,同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
2.3.2数据记录
电力监控系统的数据记录功能主要就是对断路器分合状态以及保护动作的前后顺序进行记录,它要求系统中必须有足够的内存空间,进而长时间的、大量的对数据信息进行记录和存储。其次,电力监控系统的数据记录功能也包括对故障信息的记录,即对故障发生时的实时电流、实时电压等数据进行记录存储。由此可见,数据记录功能可以通过对保护装置工作状态的记录,以及对故障信息的记录,准确的反映出系统中存在的问题,从而便于工作人员解决。
2.3.3远程操作
电力监控系统的远程操作包括远程监视、远程通信、远程调控等环节,实现了电力系统的远程控制,使工作人员可以远程对电流、电压等信息进行观测,对系统故障进行分析,对保护装置的状态进行评估,更便于工作人员在远程对隔离开关等设备进行操作,大大减少了工作人员的工作量,不过,在供配电设计中不仅要有电力监控系统,还要设计人工操作系统,当电力监控系统出现故障时,可以人工进行处理。
2.3.4电能管理
为了实现对本大楼内各回路用电量的监管,系统设计了电能管理报表,系统通过对有功电度的采集,按照回路名称的不同,自动生成日报表、月报表和年报表并有报表打印功能,并可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询,可以帮助物业建立有效的用能管理考核制度。通过系统的建设和制度的建立,使各入驻企业管理办公人员节能意识大大提高,有效的节约了企业管理办公能源消耗。
3、供配电设计中应用电力监控系统的意义
综上所述,电力监控系统帮助用电单位提高效率、减少损失、降低运营成本,电力监 控系统能够有效确保电网管理效率、缩小电力运营成本,也成为供配电设计中不可或缺的重要组成部分。电力监控系统的通信、故障报警、数据存储记录等功能使得工作人员在实际工作中更加方便,可以通过人机操作界面, 直接了解到电力系统的运行状态,并能迅速传递出操作指令,由于监控设备对数据的传递都是通过网络传输来实现,因此,不同的电力监控系统可以设计不同的组网方式,确保数据信息能够迅速、精准的进行传输。另一方面,在供配电设计中运用电力监控系统,应该根据实际情况选择监控设备。一般的电力监控系统通常都采用具有远程通信、远程观测以及远程控制等功能的设备,而一些高端电力监控系统则需要选择功能更加齐全的智能设备。
在商务楼、写字楼等场所设置电力监控系统,可以实现对楼内高低压配电回路的实时监控,有利于电能管理。另一方面,电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况,它还具备网络通讯等功能,能够与计算机、串口服务器等设备进行组合,及时的显示楼内各个配电回路的运作状态,当楼内电力系统的负载越标时,电力监控系统能够迅速报警,发出语音提示。另外,电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息,便于有关人员分析楼内各部分的用电状况,使楼内的用电活动更加安全,从而保证楼内人员的生命安全,提高办公人员的工作效率。