电网用户侧智能电力监控系统拓扑结构的设计.docVIP

摘? 要：本文以Acrel-2000智能电力监控系统的三层网络拓扑结构为核心，分析了网络拓扑结构的选型，以及智能电力监控系统功能和性能指标。 关键词：电网用户侧　Acrel-2000智能电力监控系统拓扑结构　设计 ? 1 　概述 　　智能电力监控系统是数字化和信息化时代应运而生的产物，已经被广泛应用于电网用户侧楼宇、体育场馆、科研设施、机场、交通、医院、电力和石化行业等诸多领域的高/低压变配电系统中。例如，随着信息技术的发展，智能建筑已成为城市现代化、信息化的重要标志。智能建筑的组成通常有三个要素，即建筑物自动化系统（BAS）、通讯自动化系统（CAS）和办公自动化系统（OAS）。BAS是对整个系统进行综合控制管理的统一体，它以计算机局域网络为通信基础，用于设备运行管理、数据采集和过程控制。智能电力监控系统便是BAS中的一个重要组成部分，通过智能电力监控系统可大大提高整个变配电系统的管理水平,方便地与其它BAS联网,构成完整的楼宇自动化管理系统。因此，智能电力监控系统是智能建筑必不可少的组成部分,可以说没有智能电力监控的建筑称不上是智能建筑。 智能电力监控系统对高压开关柜、低压开关柜、应急发电机组、电力变压器和EPS/UPS/ATS 等的工作状态进行监控。通过实时记录单相/三相电压、单相/三相电流、功率、功率因数、电度、频率和电流开关状态等各项参数实现监测，当参数值超出允许的范围时便产生预警、报警，并对相关设备进行控制。它以较少的投资，极大地提高了供配电系统的可靠性、安全性和自动化水平。 ? 2 　系统网络拓扑的结构 　　智能电力监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。Acrel-2000智能电力监控系统网络拓扑结构如图1所示。 图1 系统网络拓扑图 　　各个结构层的具体形式如下： 　　（1）主站层（站控管理层） 　　位于监控室内，具体包括：安装有智能电力监控系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。 　　（2）通讯间隔层（网络通讯层） 　　采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。 　　（3）现场设备层 　　位于中低压变配电现场，具体包括：微机保护装置、多功能仪表、直流屏、温湿控制器、电动机保护器等。负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。 ? 3 　系统网络拓扑结构的选型 　　在智能变配电系统设计时，需要准确判断网络拓扑结构，对网络设备正确选择。系统的可靠性、稳定性、实时性等方面的性能与网络拓扑结构有着密切的关系。 3.1 整体要求 　　智能电力监控系统的拓扑结构虽然可以统一为三层结构，但是对整体网络结构及分层细节设计十分重要，设计选型过程会受到诸多因素的制约。因此，网络结构选型是设计院、用户及系统集成商进行决策的重点环节，将对项目的整体报价与系统性能产生很大的影响。 网络结构选型需要考虑系统功能、项目规模等因素。 ? 3.1.1系统功能的要求 　　智能变配电系统按功能可划分为以下几种： 　　（1）监视型 　　只监视不控制。只对系统的运行、故障状态和运行参数进行集中实时监测和自动采集、记录，不具备远程操作等控制功能。 　　（2）控制型　　包括监视型的全部功能，同时可以人工对设备进行远程控制、参数设置。 　　（3）自动型 　　包括控制型的全部功能，同时可以进行设备节能运行控制、逻辑控制、顺序控制等。 　　（4）复合型　　上述功能与用户特殊需求的组合。系统功能的复杂性越高，对网络结构与系统处理能力的要求越高，主要体现在对拓扑结构的冗余设计、设备数量、设备型号、现场总线的选择上。 3.1.2项目规模的要求 　　在不考虑其它因素的前提下，项目规模往往是确定网络拓扑结构的首要因素。智能电力监控系统首先要满足系统的基本运行要求，还需满足系统的可扩展性，但是应避免设计余量过大，造成项目投资过大，带来不必要的浪费。设计前对项目进行深