CN105680569A - 一种网管式远程停送电操作监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网管式远程停送电操作监控系统，建立虚拟串口数据库，利用数据总线控制模式，通过电气综合保护器数据采集、安装分合闸操作机构、利用以太网络实现信息传输，实现配电系统各回路的短路、过载、堵转、漏电、断相的实时上传，对其故障能够进行准确分析判断；进行上位组态开发，构建实现传输数据映射，完成上下信息对接。本发明利用数据总线的开发方式，满足系统安全可靠性、操控实时性、管理便捷性的目的，适用于现场设备的自动化控制，具有操作便捷、可靠性高、编程简单、维护方便等特点，在现场设备工艺参数较多且需要人机交互时使用，可使整个选煤生产的配电控制管理的自动化控制功能得到加强。

Description

一种网管式远程停送电操作监控系统

技术领域

本发明涉及一种监控系统，具体是一种网管式远程停送电操作监控系统。

背景技术

传统的工矿企业低压配电系统停送电操作监控管理，主要流程是由调度根据现场反馈和工作需要，下达设备故障和停送电通知，值班电工接到调度后，做好相应纪录，分析该设备所在配电系统，徒步到相应配电室进行设备查找，并完成相应故障处理和停送电管理，然后汇报调度，形成闭合管理。在此过程中由于监控管理手段落后，低压配电系统无法实现上位机控制管理，设备状态实时检测性差，设备故障信息得知不及时，故障反映处理滞后；系统不具备远程操作监控功能，需要到配电室相应配电回路进行手动操作，安全隐患大；选煤厂工广布局大、系统复杂、设备多，人工现场停送电用时较长，职工劳动强度大；系统无法满足配电管控实时安全、快速可靠的要求，易造成事故扩大化，严重威胁工矿企业集约化安全生产。近几年，随着科学技术的不断进步，各行业对其生产设备和系统的自动化程度要求越来越高，现代配电自动化控制技术的发展对减轻劳动强度、优化配电管控、提高劳动生产率、降低生产成本起着非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网管式远程停送电操作监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种网管式远程停送电操作监控系统，建立虚拟串口数据库，利用数据总线控制模式，通过电气综合保护器数据采集、安装分合闸操作机构、利用以太网络实现信息传输，实现配电系统各回路的短路、过载、堵转、漏电、断相的实时上传，对其故障能够进行准确分析判断；进行上位组态开发，构建实现传输数据映射，完成上下信息对接，实现对多个配电室、多回路运行的同步、集中、全时段监测，满足系统实时、快速及可靠的运行要求，并完成远程流程设计、挂牌计算、智能误差计算数据分析，实现就地/远程操作、现场参数设置、故障复位、分合闸的操作。

作为本发明进一步的方案：所述监控系统包括调度层、监测操作层、现场设备层。

作为本发明再进一步的方案：所述现场设备层的结构为：在配电回路空气开关上，安装执行分合闸的电动执行操作机构、电动机智能综合保护装置、信息远传的小型网关或中继器以及用于中间转换的小型中间继电器装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用数据总线的开发方式，满足系统安全可靠性、操控实时性、管理便捷性的目的，适用于现场设备的自动化控制，具有操作便捷、可靠性高、编程简单、维护方便等特点，在现场设备工艺参数较多且需要人机交互时使用，可使整个选煤生产的配电控制管理的自动化控制功能得到加强。

附图说明

图1为网管式远程停送电操作监控系统的硬件结构图；

图2为网管式远程停送电操作监控系统中配电回路的电气连接图；

图3为网管式远程停送电操作监控系统中远程/就地操作控制原理图；

图4为网管式远程停送电操作监控系统中分闸操作流程图；

图5为网管式远程停送电操作监控系统中合闸操作流程图；

图6为网管式远程停送电操作监控系统中远程监测复位流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种网管式远程停送电操作监控系统，建立虚拟串口数据库，利用数据总线控制模式，通过电气综合保护器数据采集、安装分合闸操作机构、利用以太网络实现信息传输，实现配电系统各回路的短路、过载、堵转、漏电、断相的实时上传，对其故障能够进行准确分析判断；进行上位组态开发，构建实现传输数据映射，完成上下信息对接，实现对多个配电室、多回路运行的同步、集中、全时段监测，满足系统实时、快速及可靠的运行要求，并完成远程流程设计、挂牌计算、智能误差计算数据分析，实现就地/远程操作、现场参数设置、故障复位、分合闸的操作；所述监控系统包括调度层、监测操作层、现场设备层；所述现场设备层的结构为：在配电回路空气开关上，安装执行分合闸的电动执行操作机构、电动机智能综合保护装置、信息远传的小型网关或中继器以及用于中间转换的小型中间继电器装置。

本发明的工作原理是：建立虚拟串口数据库，利用数据总线控制模式，构建一个由设备检测层、监控操作层和调度管理层的网管式远程停送电操作监控系统，通过电气综合保护器数据采集、安装分合闸操作机构、利用以太网络实现信息传输，实现配电系统各回路的短路、过载、堵转、漏电、断相等保护实时上传，对其故障能够进行准确分析判断；进行上位组态开发，构建实现传输数据映射，完成上下信息对接，实现对多个配电室、多回路运行的同步、集中、全时段监测，满足系统实时、快速及可靠的运行要求，并完成远程流程设计、挂牌计算、智能误差计算等数据分析，实现就地/远程操作、现场参数设置、故障复位、分合闸等操作，完善网络控制下的停送电流程。

硬件系统由调度监控计算机、以太通信网络、网管型交换机、远程监控操作站、馈电空气开关电动操作机构（选择为通用型电动操作执行机构，该机构可以配套使用在CM1、SM1、NM1型3340系列的塑料外壳式断路器上，是完成远程/就地主回路投切的主要控制单元）、电机综合保护器构成，系统划分为调度层、监测操作层、现场设备层。

在配电回路硬件上空气开关上，安装执行分合闸的电动执行操作机构、电动机智能综合保护装置、信息远传的小型网关或中继器以及部分用于中间转换的小型中间继电器等装置，见图2，基于总线控制模式现场设备层网络的改造，低压开关柜应与外界有着一定的信息交换和现场处理功能，在回路硬件上较于普通型低压开关柜多出用于执行分合闸的电动执行操作机构、数据采集和故障判断的电动机智能综合保护装置、信息远传的小型网关或中继器以及部分用于中间转换的小型中间继电器等装置。

电动操作执行机构选择为通用型，可以配套使用在CM1、SM1、NM1型3340系列（带脱扣线圈和辅助触点）的塑料外壳式断路器上，是完成远程/就地主回路投切的主要控制单元。

当电动机智能保护装置发出的分/合闸操作指令经中间继电器转换传输到电动操作执行机构时，其内部对应的分/合闸线圈得电，产生磁作用力驱使机械臂对塑料外壳式断路器进行掰动，实现塑料外壳式断路器的分/合闸动作，信号采集断路器的辅助触点的动作指令，经智能监控器通讯远传，在上位界面进行显示，远程/就地操作控制原理图见图3。

现场配电柜内的电动机智能综合保护装置依据，依次连接构成设备链，并对每台设备设置通讯地址码，总线的通讯介质采用双绞线。

本发明通过对选煤厂停送电操作监控流程要求和选煤厂设备操作使用状况的深入研究，设计建立基于完善的网络构架及系统信息链，构建网管式远程停送电管理流程。

采集现场电动机智能保护装置和电动操作信息，通过统一的通讯接口，经总线和工业以太环网进行信息传输，传输数据映射至虚拟串口数据库，通过开发的OPC驱动程序完成与工业组态过程数据库DATABASE的信息交换，从而建立双向信息链，在软件上完成上下信息的对接。

OPC驱动程序的主要功能是实时数据访问，从数据源读取数据，并输出特定数据到硬件设备。驱动程序读实时数据过程分为两个部分完成。第一部分：应用程序发出读命令，驱动程序召唤NIO组件，直接访问共享内存区(CommonMemory)，如果数据存在，NIO组件获取数据，然后返回给应用程序，显示数据。第二部分：I/O驱动服务器的通道对象利用I/O组件直接从硬件设备采集原始数据，由数据区对象将采集的数据发送至共享内存区域(CommonMemory)存储，等待应用程序读取，即共享内存区以一定快的频率刷新数据。OPC驱动程序实时数据编写过程为：应用程序发出写命令，通过NIO组件，把数据写入共享内存区(CommonMemory)中正确的地址，同时也通过写消息将数据信息传递给I/O驱动服务器的数据区对象，由数据区对象访问I/O组件，最终将数据写入硬件设备。OPC驱动对应其电动机智能保护装置功能、运行参数设定其对应的数据地址。

通过OPC驱动程序返回至iFix工控组态软件后台数据库，实现数据库的更新与指令下发，同时开发配电监控组态画面，实现设备运行状况实时显示，达到现场个配电室（点）集中自动监测。

网管式停送电管理流程是根据传统的工作票机制，使其在网络通讯中实现指令下发、授权、操作、反馈。调度接到申请，录入设备代号、申请人，由软件自动生成指令并发送授权，值班操作人员在授权、确认后，根据停送电指令，进行相应设备分（合）闸操作（组态软件自动记录操作情况），并同时完成挂（摘）牌，挂（摘）牌次数自动累加（递减）。操作完毕后，将完成的操作指令回复给调度人员，调度上位机自动刷新复命并记录保存。

操作人员可根据分合闸次数对设备回路进行挂牌，通过远程挂牌、摘牌来完成停送电次数的自动计算，并通过“禁止合闸”警示标示，来提醒操作人员此设备回路有人工作，处在禁止合闸状态；设备回路因故障跳闸或停止运行时，操作人员可根据事故原因进行判断并到现场维护，故障排除后可远程进行保护的故障复位。

组态软件设计可实现现场设备运行状态的异常报警显示，提醒值班人员对其设备进行重点检查；并可根据实际采集的设备回路电流、电压等，实现运行参数曲线的自动绘制，便于维修人员及时确定设备运行是否异常、是否存在事故隐患等现象，及时做到早发现早处理。

设置用户管理权限，做到人员与账户对应，以便于事件的记录能够精确到人。调度管理人员具有操作授权、停送电申请、设备回路监视、操作记录查询等权限无具体的设备操作权限；操作值班人员需调度管理人员授权方可操作，具有设备回路监控、分合闸操作、操作回复权限、远程故障复位、报警确认、操作记录查询功能等功能。

为防止误操作或操作人员超出权限进行操作，系统会对错误的操作行为进行拒绝并给予指示。为规范操作人员的操作行为，在软件上做到闭合管理，调度管理人员在下发操作指令的同时会自动进行授权+1，使操作值班人员的每一步操作都是在授权的情况下完成。没有授权操作值班人员的操作将会被软件拒绝。

利用账户与人员绑定的管理方式，做到用户的人员实际姓名、操作时间及做了什么操作、做了几次操作都进行自动记录、排版。

全面实现登录记录、申请停送电记录、故障动作事件记录、报警记录、分合闸操作记录、授权记录等的查询、排版打印，做到事件的真实、准确的记录存档。

本发明优点：

1、项目系统设计体现经济实用、安全可靠、技术先进、易于维修的原则，设备选型适合选煤厂低压配电系统，可靠性高、技术成熟、实用性强、操作简单、维护方便。

2、通讯网络敷设简单明了、实现信息稳定传输的同时，应方便维护容易巡查。设备层通讯采用现场总线模式，网络传输层采用百兆工业以太环网，充分利用计算机领域先进技术，组态软件灵活、模块化，同时系统具有较高的兼容性、扩容性。

3、保护功能齐全、所有保护参数可通过人机界面进行修改、查询。

4、系统采用有效的信号隔离，软硬件滤波，选择使用的智能保护装置、电能计量表及其他通讯设备具有较强的抗干扰能力。

5、系统模块化设计、设备独立性高。当每个通讯设备、每个配电点出现通讯故障时，做到不影响其他设备或配电点的正常通讯。

6、人机界面友好：设计监控操作室和调度管理室的上位机组态画面，做到组态界面操作简单、易学习，系统具备防误操作功能和完善的自诊断、自恢复功能。

7、分工明确，各司其责：现场设备负责数据的采集转发，故障报警动作、执行分断操作及现场动态参数显示；监控操作室负责远程停送电操作、数据检测、故障复位及现场巡检、事故抢修；调度管理室负责工作任务下发、操作授权、人员事件记录打印备案、操作监督、人员调度管理；各车间技术员负责报表打印备案、电耗超节分析以及应对措施的实施、督促。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种网管式远程停送电操作监控系统，其特征在于，建立虚拟串口数据库，利用数据总线控制模式，通过电气综合保护器数据采集、安装分合闸操作机构、利用以太网络实现信息传输，实现配电系统各回路的短路、过载、堵转、漏电、断相的实时上传，对其故障能够进行准确分析判断；进行上位组态开发，构建实现传输数据映射，完成上下信息对接，实现对多个配电室、多回路运行的同步、集中、全时段监测，满足系统实时、快速及可靠的运行要求，并完成远程流程设计、挂牌计算、智能误差计算数据分析，实现就地/远程操作、现场参数设置、故障复位、分合闸的操作。

2.根据权利要求1所述的网管式远程停送电操作监控系统，其特征在于，所述监控系统包括调度层、监测操作层、现场设备层。

3.根据权利要求2所述的网管式远程停送电操作监控系统，其特征在于，所述现场设备层的结构为：在配电回路空气开关上，安装执行分合闸的电动执行操作机构、电动机智能综合保护装置、信息远传的小型网关或中继器以及用于中间转换的小型中间继电器装置。