电力监控系统在安徽空管分局新桥二次雷达建设工程的设计与应用
摘要：随着我国电力系统的智能化和现代化发展,变电站的综合自动化系统逐渐应用在各个行业领域中,在通信技术融入的前提下,我国变电站综合监控系统对于自身的应用能力也在不断进行完善和更新.现阶段来说,我国机场变电站的主要特点就是它的分布不均匀,人工操作监控实施起来可能存在一定的问题,所以通过电子综合监控系统对机场用电过程的监控,保障机场的安全。本文通过对安徽空管分局新桥机场二次雷达站的变电站电力综合监控系统的阐述,分析它的主要组成结构,从而探讨它的具体功能.
关键词：机场；电力监控系统；空管。
关键词：机场；电力监控系统；空管。
1 项目概述及建设目标
安徽空管分局新桥机场配电系统包括导航台、航管楼、塔台、二次雷达等，原导航台、航管楼、塔台等已经建设完毕，且已经纳入电力监控系统，本次主要针对二次雷达站配电监控系统接入原电力监控系统，并对原软件进行进一步功能升级。
本次场外二次雷达工程配电系统包括两台变压器以及22路出线。
安徽空管分局新桥机场配电系统包括导航台、航管楼、塔台、二次雷达等，原导航台、航管楼、塔台等已经建设完毕，且已经纳入电力监控系统，本次主要针对二次雷达站配电监控系统接入原电力监控系统，并对原软件进行进一步功能升级。
本次场外二次雷达工程配电系统包括两台变压器以及22路出线。
2 配电系统
机场二次雷达站的配电系统通常比较复杂，负荷等级也较高。对配电系统运行可靠性、电能质量、电气安全等都有着较高的管理要求，这给电力系统的运营管理带来一定要求。通过Acrel-2000电力监控系统对配电网络和电气设备的实时监控。可提高机场供电可靠性和处理突发事件的应对能力，通过监控服务器或者个人电脑远程实现低配电解决方案：
监测：检查设备性能，监测电气系统及各支路电气设备使用情况、随时监测二次雷达站电能质量是否达标；
优化：定期自动生成分析撤告，优化资产的使用方式 ，做出正确的运营决策；
节能：与运维人员实时提醒与报警。远程实施有效用电管理策略；
控制：通过对低压电气回路加装的多功能监控设备，负责采集下游负载数据并上传至监控端。同时可以接收上游服务器端控制命令，控制断路器分合闸。将企业设备进行负荷分级，当电能或者超标可以切断不重要负荷。
安全：通过对发电机、双电源切换装置的监控，掌握设备运行状态，一旦设备出现运行异常，及时进行预警，将故障隐患消除在萌芽中。
机场二次雷达站的配电系统通常比较复杂，负荷等级也较高。对配电系统运行可靠性、电能质量、电气安全等都有着较高的管理要求，这给电力系统的运营管理带来一定要求。通过Acrel-2000电力监控系统对配电网络和电气设备的实时监控。可提高机场供电可靠性和处理突发事件的应对能力，通过监控服务器或者个人电脑远程实现低配电解决方案：
监测：检查设备性能，监测电气系统及各支路电气设备使用情况、随时监测二次雷达站电能质量是否达标；
优化：定期自动生成分析撤告，优化资产的使用方式 ，做出正确的运营决策；
节能：与运维人员实时提醒与报警。远程实施有效用电管理策略；
控制：通过对低压电气回路加装的多功能监控设备，负责采集下游负载数据并上传至监控端。同时可以接收上游服务器端控制命令，控制断路器分合闸。将企业设备进行负荷分级，当电能或者超标可以切断不重要负荷。
安全：通过对发电机、双电源切换装置的监控，掌握设备运行状态，一旦设备出现运行异常，及时进行预警，将故障隐患消除在萌芽中。
3 电力监控系统的设计
在监控管理系统的设计中，充分考虑了二次雷达站自身特性，以及用电系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择管理设备，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，自动化电力监控软件需要简单易操作且符合相关规范标准。
3.1 电力监控设备的选择
对供电安全可靠性要求包括对供电系统实时的了解、对故障快速的反应和对意外停电能在很短的时间内恢复供电，因此在雷达站内配置的柴油发电机以及双电源切换装置，通过对柴油发电机运行状态的监控，对其油温、液位等进行实时监控，并且对发生的异常情况或者严重故障做出快速反应，通过声光告警信号，避免事故发生；通过I/O模块以及变压器温控器记录所有断路器、变压器、设备的运行状况，比如开关开断次数统计、变压器温度等等设备信息，建立设备维护维修档案，避免因为设备故障导致意外停电；通过多功能计量表计，实时记录各用电设备用电信息。
考虑配电系统实际运行管理需求，本项目在低压进线、母联等重要回路配置PZ96L-E4/HC，可以实现全电参量测量（三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能、电网频率等）以及电能质量分析；在低压出线回路配置AMC72L-E4/KC，可以实现全电参量测量（三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能、电网频率等）。
3.2 电力监控系统网络构成
系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为三层：监控层、通讯网络层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。
监控层包括工程师站和远动通信站，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电力监控软件，其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取通讯管理机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，搭建完整的计量体系，用户只需查找打印即可，很大的方便了操作，提高了工作效率。
通讯网络层包括通讯管理机、网络交换机等设备。
3.3 主要设计参考标准
GBT 14598.300-2008 《微机变压器保护装置通用技术要求》
DL/T 5430-2009 《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》
GB/T 50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
《电网公司十八项电网重大反事故措施》
DL 448-91 《电能计量装置管理规程》
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
3.4 电力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；电能报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。
数据采集与管理
数据采集与处理是供配电系统安全监视和控制的基础，监控系统能实时和定时采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、油温等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、双电源切换装置、设备运行状态信号、以及各种事件信息等）。 监控系统软件可以通过网络直接读取各配电所电力参数测量仪、电能质量监测装置和第三方设备采集的数据，并可以对采集的所有数据进行显示、统计、分析、计算和存储。 实时计算各线路的功率因数。
实时计算各线路的有功、无功功率值。
实时计算每日、每月各条线路的有功，无功大、小及平均值。
实时显示、统计各回路各时段的电度值。实时显示、统计各回路每日、每月、每年的有功电度总值和无功电度总值。
实时显示电容的投切状态以及手动/自动状态。
数据采集周期、方式、参数等可由用户在线定义，状态量的变化优先传送。
在监控管理系统的设计中，充分考虑了二次雷达站自身特性，以及用电系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择管理设备，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，自动化电力监控软件需要简单易操作且符合相关规范标准。
3.1 电力监控设备的选择
对供电安全可靠性要求包括对供电系统实时的了解、对故障快速的反应和对意外停电能在很短的时间内恢复供电，因此在雷达站内配置的柴油发电机以及双电源切换装置，通过对柴油发电机运行状态的监控，对其油温、液位等进行实时监控，并且对发生的异常情况或者严重故障做出快速反应，通过声光告警信号，避免事故发生；通过I/O模块以及变压器温控器记录所有断路器、变压器、设备的运行状况，比如开关开断次数统计、变压器温度等等设备信息，建立设备维护维修档案，避免因为设备故障导致意外停电；通过多功能计量表计，实时记录各用电设备用电信息。
考虑配电系统实际运行管理需求，本项目在低压进线、母联等重要回路配置PZ96L-E4/HC，可以实现全电参量测量（三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能、电网频率等）以及电能质量分析；在低压出线回路配置AMC72L-E4/KC，可以实现全电参量测量（三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能、电网频率等）。
3.2 电力监控系统网络构成
系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为三层：监控层、通讯网络层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。
监控层包括工程师站和远动通信站，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电力监控软件，其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取通讯管理机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，搭建完整的计量体系，用户只需查找打印即可，很大的方便了操作，提高了工作效率。
通讯网络层包括通讯管理机、网络交换机等设备。
3.3 主要设计参考标准
GBT 14598.300-2008 《微机变压器保护装置通用技术要求》
DL/T 5430-2009 《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》
GB/T 50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
《电网公司十八项电网重大反事故措施》
DL 448-91 《电能计量装置管理规程》
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
3.4 电力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；电能报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。
数据采集与管理
数据采集与处理是供配电系统安全监视和控制的基础，监控系统能实时和定时采集电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、油温等）和开关量（断路器及隔离开关位置信号、双电源切换装置、设备运行状态信号、以及各种事件信息等）。 监控系统软件可以通过网络直接读取各配电所电力参数测量仪、电能质量监测装置和第三方设备采集的数据，并可以对采集的所有数据进行显示、统计、分析、计算和存储。 实时计算各线路的功率因数。
实时计算各线路的有功、无功功率值。
实时计算每日、每月各条线路的有功，无功大、小及平均值。
实时显示、统计各回路各时段的电度值。实时显示、统计各回路每日、每月、每年的有功电度总值和无功电度总值。
实时显示电容的投切状态以及手动/自动状态。
数据采集周期、方式、参数等可由用户在线定义，状态量的变化优先传送。
信息处理
对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进行统计；作为电费的管理平台，与实际发生电费进行比较；根据柴油发电机发电量，对消耗燃油进行估算。
能报表实现了实现了所有电能数据的按时间查询，分为分钟、小时、日、月年等多种类型。
电能汇总表，所有监控设备电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量。
打印及导出，所有报表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式导出。
对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进行统计；作为电费的管理平台，与实际发生电费进行比较；根据柴油发电机发电量，对消耗燃油进行估算。
能报表实现了实现了所有电能数据的按时间查询，分为分钟、小时、日、月年等多种类型。
电能汇总表，所有监控设备电能汇总，按时间段查询，自动计算任意时段用电量。
打印及导出，所有报表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式导出。
画面显示
22寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。
对任何测量参数绘制趋势图：如电流、电压、电能等。通过用电曲线图可以显示需量的峰值情况，发现危险地负荷趋势或系统的剩余容量。可以将不同时间段的负荷曲线进行汇总或比较，追踪每个用电单位每个回路所需消耗的电力成本。
告警与控制
当出现开关变位事故、遥测越限、保护动作或其他报警信号时，系统发出音响提示，并自动弹出报警画面，报警需操作员确认后方可复位，报警系统记录入监控数据库。 当发生开关变位时，自动推出时间报警窗和故障相关画面，画面中变位开关闪烁，变色提示并在报警框内有汉字提示的报警语句及当前的变位状态，并指明变位开关名称，运行编号和性质（正常操作或事故跳闸）。 当发生电流/电压越限时，画面闪烁提示，并在报警提示框里显示当前越限值。 监控系统自动存储历史数据和历史事件，用户可以按照设备，数据类型，时间段等等项目自定义查询。 除计算机报警外，系统还设有专门的声光报警器，以提醒值班人员。
22寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。
对任何测量参数绘制趋势图：如电流、电压、电能等。通过用电曲线图可以显示需量的峰值情况，发现危险地负荷趋势或系统的剩余容量。可以将不同时间段的负荷曲线进行汇总或比较，追踪每个用电单位每个回路所需消耗的电力成本。
告警与控制
当出现开关变位事故、遥测越限、保护动作或其他报警信号时，系统发出音响提示，并自动弹出报警画面，报警需操作员确认后方可复位，报警系统记录入监控数据库。 当发生开关变位时，自动推出时间报警窗和故障相关画面，画面中变位开关闪烁，变色提示并在报警框内有汉字提示的报警语句及当前的变位状态，并指明变位开关名称，运行编号和性质（正常操作或事故跳闸）。 当发生电流/电压越限时，画面闪烁提示，并在报警提示框里显示当前越限值。 监控系统自动存储历史数据和历史事件，用户可以按照设备，数据类型，时间段等等项目自定义查询。 除计算机报警外，系统还设有专门的声光报警器，以提醒值班人员。
4 供配电设计中应用电能管理系统的意义
综上所述，通过电力监控系统可以帮助机场雷达站提高用电安全系数、减少损失、降低运营成本，并能够确保电网管理效率、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、准确的进行传输。
综上所述，通过电力监控系统可以帮助机场雷达站提高用电安全系数、减少损失、降低运营成本，并能够确保电网管理效率、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、准确的进行传输。
