CN104092310B - 一种智能配电监控及能源管理系统后台 - Google Patents

一种智能配电监控及能源管理系统后台 Download PDF

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Abstract

一种智能配电监控及能源管理系统后台，包括高低压配电设备和服务器，包括采集高低压配电设备中的主要参数的有线RTU设备和ZIGBEE无线RTU设备，其与所述高低压设备连接；用于数据的传输，将采集到数据上传给现场的人机界面(HMI)的ZIGBEE无线RTU通讯设备和串口服务器。本发明的有益效果：本发明由于设置了人机界面(HMI)和用于数据收集的ZIGBEE无线RTU通讯设备和串口服务器，所以本发明具有外部故障记录与显示以及电网质量实时监示、测量与控制的功能，并且能够实现电参数测量与显示功能，同时还具有内部故障自诊断和报警功能。

Description

一种智能配电监控及能源管理系统后台
技术领域
本发明涉及一种智能配电系统，具体涉及一种智能配电监控及能源管理系统后台。
背景技术
国家电网公司近几年全面推进智能电网建设，发电厂、输电线路、各种电压等级的变电站自动化程度逐年提高、“五遥”功能的普及、少人或无人值守模式在电力系统得到大力推广，为电力部门节约了人力资源、提高了管理效率、提升了经济效益。但是配电设施最末端的配电设备老化、外力破坏等因素造成配电设施被盗、损坏，直接影响供电可靠性，配电室剩余电流动作保护跳闸停电、过载等引起的火灾等时有发生。目前只能靠人为进行定期的巡检，这样不能实时的掌握用电设备的工作状态，更浪费人力物力。而且一但停电，排查事故，恢复送电时间较长，致使用户的利益受到严重损失。随着经济的飞速发展，能源紧张、环境恶化已受到全球的密切关注，能源是发展国民经济的重要基础，为了响应国家号召，走可持续发展的道路，节能降耗是首要任务。其中，电能在所有能源中消耗量比较大，对电能的统一管理显得尤为重要。只有对电能进行准确可靠的计量，才能从真正意义上节约电能。
电力设备的劣化、缺陷的发展具有统计性和前期征兆，表现为电气、物理、化学等特性参量的渐进变化，通过传感器、计算机、通信网络等技术，及时获取设备的各种特征参量并结合一定算法的专家系统软件进行分析处理，可对设备的可靠性作出判断，对设备的剩余寿命作出预测，从而及早发现潜在的故障，提高供电可靠性。在线监测的特点是可以对运行状态的电力设备进行连续和随时的监测和判断，为电力设备的状态检修提供必要的判断依据。
随着电力电子技术、自动化技术、数据通信网络技术的迅速发展，各领域对配电设备要求也在不断提高，因此配电设备的智能监控管理是刻不容缓的。
第一，传统配电系统使用指针式仪表或者数显式仪表，只能有限的监测配电柜参数，满足基本的需要。
智能配电系统采用高集成度，高可靠性的计算机主板，全面的监测系统的各项电力运行参数，并通过HMI(人机界面)综合显示。
第二，传统的配电系统只具备配电管理的功能，将电源分配到负载配电柜上。
智能配电系统，除了配电管理外，还具有运行管理与安全管理的功能，有效的提高了整个配电系统的可靠性，降低了风险。
第三，传统的配电系统需要通过人员定期的巡检，不能实时的掌握配电系统的工作状态，对事故无法进行预警，一但发生事故恢复时间长，造成损失大。
鉴于以上所描述的问题，需要对现有技术进行整合创新，使其具有以下的特点：
(1)不断促进配电系统更安全、更可靠、更经济和更直观的运行，满足未来电力工业发展的需要，一次投资，终身收益。
(2)实现配电系统的“五遥”及无人值守(或少人值班)，节约人力资源，并可实现中、低压供配电系统一体化综合监控、统一管理；
(3)强化企事业单位的内部能源考核，采用现代化科技手段，完成电能管理、配电能耗及用电成本统计功能，减少“跑、冒、滴、漏”，真正体现“管理出效益”的意义；
(4)对潜在的事故进行预报警，同时实现各种电力参数的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现(如火灾等)，减少损失；
(5)电力系统出现异常时，可以及时了解到有关故障信息(故障原因、性质及发生时间)，来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间；
(6)配电系统管理。通过历史记录的电力参数，及时掌握每天或季节负载特性；在供配电系统内优化能耗的分配，均衡负载，减少潜在的停电事件；
(7)根据系统设备运行的记录数据和运行情况，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和维修成本；
(8)快速、准确地掌握供、配电设备的运行情况(含历史数据)，并可以用报表方式或以图形的方式进行显示、记录或打印出来，进行日报和月报，提高工作效率；
(9)供电电能质量(谐波、电压波形、频率、有功、无功、谐波等)实时分析功能，便于分清供电单位和用电单位的责任；
(10)实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等诸多优点，为现代化管理提供了坚实、可靠的基础。
发明内容
本发明提供一种智能配电监控及能源管理系统后台，其具有快速采集整个配电系统，包括每一个电器设备运行状况、工作参数、各类故障信息的功能。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种智能配电监控及能源管理系统后台，所述后台包括高低压配电设备和服务器，其特征在于，所述后台包括：
采集高低压配电设备中主要参数的有线RTU设备和ZIGBEE无线RTU设备，其分别与所述高低压设备连接；
ZIGBEE无线RTU通讯设备和串口服务器，用于将采集到数据上传给现场的人机界面(HMI)；
人机界面(HMI)，用于接收和处理采集到的数据，同时将处理好的数据实时显示，并给出实时的报警等监测信号，其与通讯网络连接，并将处理好的数据通过通讯网络上传至服务器；
对整个智能配电系统进行全方位的监测和管理的客户端，所述客户端与所述服务器连接；
用于对数据的浏览和处理的监控中心，所述监控中心与所述服务器连接。
进一步地，所述客户端包括Web客户端和C/S客户端。
进一步地，所述后台采集实时数据，并进行相应管理。
进一步地，所述相应管理包括：形成实时系统分布图、实时系统线路状态显示、实时及历史曲线分析、实时及历史数据显示、实时及历史报警显示、电能质量及能源管理。
本发明的有益效果如下表所示：
附图说明
下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述的一种智能配电监控及能源管理系统后台的结构框图。
图2是本发明所述的一种智能配电监控及能源管理系统后台实时数据的功能框图。
图中附图标记如下：
1、高低压配电设备；2、有线RTU设备；3、串口服务器；4、人机界面(HMI)；5、通讯网络；6、服务器；7、C/S客户端；8、监控中心；9、Web客户端；10、ZIGBEE无线RTU通讯设备；11、ZIGBEE无线RTU设备。
具体实施方式
如图1所示，一种智能配电监控及能源管理系统后台，包括高低压配电设备1和服务器6。高低压配电设备1是指各种在发电厂、变电站和厂矿企业的低压配电系统中作动力、配电和照明的成套设备。低压配电设备包括低压配电屏、开关柜、开关板、照明箱、动力箱和电动机控制中心；高压配电设备主要包括有高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器。
采集高低压配电设备1中的主要参数的有线RTU设备2和ZIGBEE无线RTU设备11，其与高低压配电设备1连接。
RTU设备的主要功能：(1)采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送；(2)采集数据量并向远方发送，带有光电隔离；(3)直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度。
由于有线RTU设备2和ZIGBEE无线RTU设备11与高低压设备连接，可以快速有效地采集到高低压配电设备1的主要参数，有线RTU设备2与串口服务器3连接，ZIGBEE无线RTU设备11与ZIGBEE无线RTU通讯设备10连接，通过ZIGBEE无线RTU通讯设备10和串口服务器3将数据传输到人机界面(HMI)4中，而人机界面(HMI)4将接收到数据进行处理，同时将处理好的数据实时显示，并给出实时的报警等监测信号。人机界面(HMI)4与通讯网络5连接，将处理好的数据通过通讯网络5上传至服务器6，服务器6与对整个智能配电系统进行全方位的监测和管理的客户端相连接，所述客户端包括Web客户端9和C/S客户端7。服务器6与监控中心8连接，监控中心8对数据进行浏览和处理。
人机界面(HMI)4可显示总输入的电压、电流、功率、频率、电能、谐波等。
通讯网络5包括3G、无线网络、局域网。
如图2所示，所述智能配电系统主要是将采集到的实时数据进行显示，并根据相应的标准做出分析曲线、生成实时的数据报表等，同时可以对系统的预警给出相应的声光报警，还可以监测系统的电能质量情况，根据监测的数据采取合理的解决方案。在对能源管理要求比较严格的场合，给出能源消耗的曲线，按需分配电能。
本发明公开的智能配电系统监控及管理后台具有以下特点：
(1)通过有线RTU设备2和ZIGBEE无线RTU设备11，快速采集整个配电系统，包括每一个电器设备运行状况、工作参数、各类故障信息等并在人机界面(HMI)上显示。
(2)通过Web客户端9、C/S客户端7、服务器6以及监控中心8的运作实现对电网质量检测、监视与控制功能，包括电压、频率、电流、有功功率、无功功率、功能因数、谐波分量等，并具有功率因数补偿、谐波分量滤波装置自动投切功能。
(3)通过监控中心8对实现对各类故障预判、预警、故障记录与显示、故障报警等功能，以避免不必要的故障发生和故障发生后能及时排除故障。
(4)服务器6对历史操作和故障记录储存，能按实时记录每次报警，帮助查清故障原因，分清责任。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种智能配电监控及能源管理系统后台，所述后台包括高低压配电设备和服务器，其特征在于，所述后台包括：
采集高低压配电设备中主要参数的有线RTU设备和ZIGBEE无线RTU设备，其分别与所述高低压设备连接；
ZIGBEE无线RTU通讯设备和串口服务器，用于将采集到数据上传给现场的人机界面(HMI)；
所述有线RTU设备与所述串口服务器连接，所述ZIGBEE无线RTU设备与所述ZIGBEE无线RTU通讯设备连接，通过所述ZIGBEE无线RTU通讯设备和所述串口服务器将数据传输到人机界面(HMI)中；
人机界面(HMI)，用于接收和处理采集到的数据，同时将处理好的数据实时显示，并给出实时的报警监测信号，其与通讯网络连接，并将处理好的数据通过通讯网络上传至服务器；
对整个智能配电系统进行全方位的监测和管理的客户端，所述客户端与所述服务器连接；
用于对数据的浏览和处理的监控中心，所述监控中心与所述服务器连接；
所述客户端包括Web客户端和C/S客户端；
所述后台采集实时数据，并进行相应管理；
所述相应管理包括：形成实时系统分布图、实时系统线路状态显示、实时及历史曲线分析、实时及历史数据显示、实时及历史报警显示、电能质量及能源管理。
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