浅谈港口变电所电力监控系统设计
目前，近年来港区生产规模的不断扩大、占地范围越来越广，变电所设置越来越多。随着网络的发展，利用现场通讯技术设置远方或就地监控系统，使运行值班人员不用到设备现场也能了解设备运行情况，从而实现港口电力设备的管理的自动化。
1.工程概况
本文所设计的码头工程位于柬埔寨西哈努克港市，本工程设有两座变电所，其间隔距离2公里。其中主变容量5188KVA，10KV分段母线方式供电，进出线终期规模为12路。主要供电设备有10KV门座起重机、10KV皮带机等重要负荷。为帮助业主实时的监控主控制室的设备运行情况、主变、断路器等的运行状态，提高工作效率，减少现场维护的工作量。我们设计了一套电力监控系统（又称变电所综合自动化系统）
2.设计原则
电力监控系统的设计原则如下：
（1）整个系统采用分层分布、开放式结构。
（2）采用先进可靠的设备，能适用变电所环境，可长期连续运行和短期运行。
（3）采用先进完善的计算机监控系统软件。
3.设计依据
本系统方案设计遵循“功能齐备，
实用可靠，扩展性好，投资合理”的原则，完全符合中华人民共和国公安部有关条例和规范，包括不限于：
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-）；《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》（GBJ63-）；《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）；《智能建筑设计标准》（GB50045-95）；《民用建筑电气设计规范》 （ JGJ/T16-92）；《电信线路遭受强电线路危险影响的容许值》（GB6830-86）；《通信光缆的一般要求》（GB/T7427-87）；《信息技术互连国际标准》（ISO/IEC11801-95）；
4.系统结构
本工程电力监控系统中控室设置 1#变电站，位置在陆域与引桥相接处的转运站1楼。其中设置一台监控主机对整个码头区域的高低压柜内电力运行数据进行集中监控。在码头上的2#变电所设置分控室，利用一台工控机将低压柜内电力监控仪表的数据收集起来，通过一根8芯单模光缆传输到中控室。最终构成一个完整的电力监控系统。拓扑图如图1。
整个电力监控系统采用基于现场总线的分层分布、开放式可配置结构，整个变电所在物理上分为2层：变电所控制层和变电所一次设备间隔层。
变电所控制层计算机监控系统（以下称上位机系统）由PIV866/250M/80G工控机和激光打印机构成。上位机系统主要用于变电所综合自动化系统的组态、维护；变电所运行的监视、操作、信息管理及优化控制；全所的事件事故记录，事故报警，画面显示；报表打印及开关等设备的远方操作控制。
变电所一次设备间隔层由南京南瑞继保的数字式保护测控单元及装置等智能微机组成。各单元采用现场总线CAN网络通讯。就地保护测控单元由各高、低柜、直流屏内电力监控装置构成，他们可完成对各自对象的数据采集、继电保护和自动控制。
5.电力监控系统主要功能
5.1 计算机监控后台系统
变电所控制层的功能包括安全监督、操作控制及报表打印等，人机界面采用最新开放式图形软件技术和中英文语言环境。系统具有通过键盘和鼠标选择画面的功能。具体功能如下：
（1）实时数据采集及处理。
通过间隔层智能设备进行实时数据的采集和处理。实时信息包括：模拟量、开关量等信号。
监控系统通过数据采集及处理，产生各种实时数据，供数据库更新。系统应形成分布式的数据库结构，在就地控制单元中保留本地处理的各种实时数据。帮助运行人员对变电所设备的运行进行全面监视与综合管理并作必要的预处理，存于实时数据库，供计算机系统实现控制功能时使用。
（2）控制功能。
对全所变配电系统，港区用电系统的实时运行参数和设备运行状态以召唤方式进行实时监控。当发生事故时自动弹出事故画面，当进行设备操作时自动弹出相应的操作控制画面和过程监视画面。运行人员可通过操作控制菜单，选择控制对象和操作性质，最后系统提示确认。通过计算机监控系统操作控制的变电所设备主要有断路器、隔离开关投切操作，直流系统的操作控制。
为防止误操作，在任何控制方式下都必须采用分步操作：选择、校核、执行，并设置操作员和线路代码口令。比如对变电所一次设备进行操作时，系统退出监视画面并根据全所当前的运行状态以及隔离开关和接地刀闸的闭锁条件，判断该设备在当前是否允许操作并给出相应的标志。若操作不允许，则提示其闭锁原因，防止人为的误操作发生。具有操作权限等级管理，当输入正确操作和监护口令才有权进行控制操作。
（3）事件记录、报警处理。
当变电所或重要设备发生故障和运行人员对变电所设备以及断路器的投切等设备进行各项操作时，计算机监控系统立即响应并处理，将追忆数据保存于计算机中作为历史数据，并记录事故发生的日期、时间、设备名称及内容等。显示并打印报警信息，发出语音报警信号。
报警信息包括：报警接点的状态改变，保护与监控设备的运行工况异常，趋势报警等。
5.2 保护控制单元
（1）配电变压器的监控。
干式变压器已配置有温控装置，采用通讯数据传输方式将变压器的三相线圈温度，超温报警、超温跳闸信号，冷却风机运行及故障信号，温控装置电源故障信号等接入监控系统。监控系统应能对变压器的运行状况进行实时监测。
（2）直流系统的监控。
直流系统要求提供RS485接口用数据通讯方式将各开关状态，各直流电压、电流量，各故障报警信号等接入电力监控系统。电力监控系统应能对直流系统的运行状况进行实时监测。
（3）电容器的监控。
电容器柜均配置电容器自动投切装置，提供RS485接口，电容器测控采用IEC60870-5-103规约，要求能将其信息接入监控系统。监控系统应能对电容器的投切及运行状况进行实时监测。
（4）主控单元。
变电所要求配置主控单元，主控单元组屏安装，主控单元的具体要求具有良好的开放性，支持国内国际标准的通信协议，同时能完成规约处理和转换。至少应支持以下规约：IEC60870-5-101、102、103、104、DNP3.0、CDT、SC1801、Modbus、DL/T645、SEL、SPA-BUS、COURIER等。采用嵌入式实时多任务操作系统，软件和硬件应模块化，并具有可扩充性。
6.结束语
在本设计中，由于变电所只有两座，系统的优越性还没有得到充分体现，但是在一些有多个甚至十几个变电所的大型港区，该系统的优越性则十分明显；只需要一次投资，即可节省了后期大量的人力物力的投入。总之电力监控系统，促进了无人值班变电所的实现，并可以利用远动技术使电网调度迅速而可靠，不失为一种值得大规模运用的现代能源管理方式。
