西格玛电能管理分析论文

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摘要：派诺电子有限公司是专门生产智能电源监控产品及监控软件系统的高科技企业，通过先进的设备、元件、软件和专用技术，向国内外用户提供世界一流的智能监控仪表产品和监控系统，产品符合国际CE标准和中国国家标准，满足用户对供配电自动化系统的设计、制造、检验、供货及运输保护等的要求……

关键词：电能管理系统方案设计

1、概述：

派诺电子有限公司是专门生产智能电源监控产品及监控软件系统的高科技企业，通过先进的设备、元件、软件和专用技术，向国内外用户提供世界一流的智能监控仪表产品和监控系统，产品符合国际CE标准和中国国家标准，满足用户对供配电自动化系统的设计、制造、检验、供货及运输保护等的要求。目前珠海派诺电子有限公司的智能监控系统已经有很多使用单位，用戶遍及交通、电信、邮电、石化、电子、政府单位、金融等多种行业。本公司坚持顾客至上的理念，结合积极、创新、专业的工作团队及事业伙伴，提供品质优良、稳定性佳的全方位产品，以高效能的技术服务，为顾客提出降低成本、提升竞争力的最佳配电职能化系统解决方案为经营目标。

2、低压智能配电监控系统

2.1低压智能配电监控系统简介

珠海派诺电子有限公司的西格玛监控系统在变配电的监控领域里处于领先地位。根据本项目的技术要求，西格玛监控系统可与智能型低压柜实现数据交换和远方监控功能。在低压智能配电柜中配置派诺电子公司的智能监测单元对低压监控系统中进线开关在线监测，同时对进线回路实现远方遥控功能。西格玛监控系统配置一台监控计算机对整个监控系统提供优化的友好的人机界面，实时显示各种监控信息，例如在监控主机上显示进线开关的开合状态和故障状态，实时显示进线回路的三相电流值、三相相电压值、三相线电压值、有功功率、无功功率、视在功率、电度、频率、功率因数等电网参数值，并对系统所采集到的数据进行处理、显示、存档和报表自动打印，即时显示事件记录和故障记录，并提供声光报警。

西格玛监控系统在通讯方面具有很强的开放性，它可以很方便地通过现场总线与高压系统、变压器温控装置、发电机的智能接口相连，实现数据通讯功能。同时西格玛监控系统提供标准的RS485接口向上连接到BA系统。西格玛监控系统还能为用户提供变电站内各种电气图纸和元件清单，极大地方便用户进行技术管理和物料管理。

西格玛监控系统使用十分简单，它不需要用户掌握太多的计算机知识，同时系统能够引导用户进行一系列的操作、识别和二次开发工作，是用户实施变电站监控管理的理想工具。

2.2监控系统符合的规范和标准

GB11287-89《继电器、继电保护》

GB/T14537-93《量度继电器和保护装置冲击和碰撞试验》

GB6162-85《静态继电器和保护装置的电气干扰试验》

GB/T14598.9-1995《电气继电器》第22部分量度继电器和保护装置的电气干扰试验，第3篇辐射电磁场干扰试验

GB/T14598.10-1996《电气继电器》第22部分量度继电器和保护装置的电气干扰试验，第4篇快速瞬变干扰试验

GB7261-1997《继电器及继电保护装置基本试验方法》

GB14285-93《继电保护和安全自动装置技术规程》

GB50062-92《电力装置的继电保护和安全自动装置设计规程》

GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规程》

GB/T13730-92《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

GB-2887-89《计算站场地技术条件》

DL/T478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》

DL/T587-1996《微机继电保护装置运行管理规程》

DL5003-92《电力系统调度自动化设计技术规程》

GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》

GB/T50312-2000《建筑和建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》

2.3监控系统环境要求

·海拔高度：≤3000m

·环境温度：-10～+55℃

·相对湿度：≤95%

·地震烈度：≤8度

·大气压：60～108kPa

·冲击：水平加速度≤0.98m/s·s，垂直加速度≤1.96m/s·s

2.4硬件、软件配置

1）监控计算机（一台）：HP,PIV2.0GHZ，内存256M，硬盘40G，19”PHILIPS显示器，40速光驱;

2)激光打印机：A4纸输出．

3)鼠标：随机配置USB鼠标．

4）电脑音箱：实时报警；

5）UPS不间断电源1KVA，输出220V

6）西格玛监控软件一套

3、低压配电自动化系统构成

3.1智能元件简介

3.1.1PMAC720多功能智能监测仪表

3.1.1.1PMAC720多功能智能监测仪表简介

PMAC720是珠海派诺电子有限公司一种专门用于交流配电系统中的多功能智能监测仪，它替代传统的电网参数检测仪表（例如安培表、伏特表、变送器等）进行数据监测，并在仪表内部自动对检测到的数据进行A/D转换，同时将转换后的电网参数通过监测器上配置的标准的数据通讯接口向现场总线和上位机传送。

3.1.1.2基本特性

输入电流：可从1A/5A的CT（电流互感器）中接入大屏幕液晶显示（66*67）带隔离的RS485通讯接口，通讯规约为MODBUS

工作电源：标准直流85V到265V，交流80V到300V四路开关量输入两路继电器输出高精度实时测量数据用户通过面板可以方便设置仪表的工作模式

3.1.1.3功能

实时检测和显示三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、31次谐波、电度等多项电能参数，并可通过所带的RS485接口将所检测的数据上传到上位机监控中心；

具有四路开关量的输入点，能够实时监测开关的状态和其他开关量值；

具有两路继电器输出点，能够实现对开关或接触器的远方遥控功能；

具有RS485接口，实现数据的网络通讯功能；

2．1．2PMAC3032智能遥信模块

PMAC3032是基于16位单片机的开关量测量仪表,可与其他PMAC系列分布式测控仪表产品一起构成各种电力自动化工程。

PMAC3032可同时监测32个开关量的状态及变位信息，任意两个开关量通道的SOE分辨率为2毫秒。且一次性可保存220个SOE记录（基本配置为220个，用户可选择更多的记录）。

PMAC3032配置了标准的RS-485通信口，它即可集中组屏，亦可分散安装。RS-485为两线局域网，通讯速率可为300-19200波特率，PMAC3032仪表可以在线修改通讯地址和通讯速率，同时向用户提供开放式的通讯协议。

3.2配置

3.2.1进线开关及出线开关的工作状况实时监测（配置PMAC720和PMAC600、PMAC3032）

三相电流监视

三相线电压，三相相电压监视

功率因数cosф，频率，有功功率、无功功率、视在功率监视

电度计量

开关工作状态监视

开关故障状态监视

提供在线运行信号、诊断信号

3.2.2实现实时在线显示

一次回路图系统图

进线断路器的运行参数及状态

3.2.3运行报表，报警记录生成及打印

系统自动记录并生成下列报告

低压系统进线柜电度记录

中控室操作记录

现场操作记录

历史纪录

维修记录

故障记录

3.2.4动态的人机界面

变配电系统柜的实物图，明确指示开关状态及电参量的实际值。

变配电系统的操作记录及事故记录打印。

重要电参量的实时趋势图和历史趋势图显示及打印。

对开关进行操作时需要经过严格的再确认手续。

严密的操作员管理系统。

严格的安全性保障。

操作值班记录管理界面示例

用户管理界面示例

3.3低压监控系统的信息上传

低压智能配电监控系统为楼宇自控系统（BA）的子系统，通过低压智能配电监控系统提供的RS485接口或RJ45以太网网络接口，电源监控系统或楼宇自控系统能够接受低压智能配电监控系统上传的检测信息，监测低压配电系统的参数、运行状态及故障情况，并能实现对低压配电系统相应回路的遥控功能。

4、西格玛监控系统平台简介

4.1概述

工程采用综合自动化系统，以期达到变电站无人或少人值班，实现对一次设备全面监控的目的。我公司采用专用的自动化监控元件和监控软件，凭借多年丰富的电力自动化工程经验，提供下面一套符合电力系统设计要求和满足应用要求的完整成熟的工程解决方案，以提供各种一次电气设备的安全保护，运行工况的在线监测，各种可控开关的本地/远程控制操作，负荷切换，变配电系统的经济优化运行，适合各种运行方式的控制、联锁/联动及通信网络连接，实现信息共享等多种功能。

监控软件采用全面汉化的符合国内配电运行习惯和强大组态功能的SCADA集成化保护监控系统软件。针对现场一次设备的监控元件，采用集计算机技术、电力自动化技术、通讯技术于一体的智能化产品，监控元件直接安装在开关柜上，全面实现保护、测量、控制、监测、通讯等各种功能。在配电系统中组成一个高效、安全、经济、可扩展的自动化系统。智能模块通过RS-485通讯接口以现场总线的形式和上位机相连，将底层信息上传至监控主机。

构成综合自动化系统的微机保护测控装置采用技术先进，成熟可靠的设备，在国内有良好的运行业绩，成套主设备及辅助设备生产厂家具有良好的商业信誉，具备研发、生产、调试及长期售后服务的能力，具有可资信赖的确保产品质量的质量保证体系。

4.2监控系统构成

监控系统采用模块化、分层分布式开放系统结构。本着分散控制、集中监视的原则，按间隔划分、单元化设计、分布式处理，实现设备分层和网络分层的解决方案，整个系统分为现场级控制层和站级控制层。

4.2.1现场级控制层

现场级控制层中的自动化设备要求运行十分稳定可靠，能免维护使用，同时又能满足工程的自动化设计要求。例如选用PMAC720等系列智能测控仪表作为保护测控装置，通过现场总线与站级控制层的监控主机连接，与站级控制层一起构成一个有机协调的低压智能监控系统.

4.2.2站级控制层

站级控制层位于集中控制室，一般由计算机、打印机、通讯设备及不间断电源等组成，计算机之间采用高速Ethernet(TCP/IP)网络构成计算机局域网。硬件采用高性能高可靠性的工业PC机，系统软件采用MicrosoftWindowsNT抢占式多任务多线程操作系统，实现遥测、遥信、遥控、遥调、报警显示、数据存储、统计报表和变电站优化运行控制等功能。西格玛集成化监控系统平台，具有强大的组态能力，适合于本工程的技术要求；站级控制层的监控主机和其他操作工作站均具有对现场级控制层各种智能化设备完全的访问和控制能力。

站级控制层的主要功能包括：

A)监控主机与现场级控制层的各种自动化设备之间实现通信互联；

B)监控主机接收各自动化设备采集到的遥测值和遥信状态，并进行统计、保存、显示；

C)监控主机接收各自动化设备检测到的故障和告警事件信息，并给出告警提示和声音报警，同时保存到数据库中，用于事故分析；

D)监控主机发送控制操作命令，并通过自动化设备的出口继电器控制各可控开关的分合；

E)监控主机完成对各自动化设备逻辑控制的组态设定，并下传控制逻辑信息；

F)给其它自动化系统（例如楼宇自控系统）预留标准的通信接口。

G)生成友好的人机界面。

4.3西格玛监控系统的监视、控制和数据采集功能

4.3.1数据采集功能

系统由数据采集装置采集现场有关数据，包括模拟量，脉冲量及开关量，测量量，外部输入讯号等数据传至监控系统作实时处理，实时更新数据库及显示画面，并在屏幕上采用模拟图方式实时显示现场设备运行状况，显示实时和历史事件，并采用打印或报表等方式输出。为系统实现其他功能提供必需的运行信息。具体如下：

（1）西格玛监控系统能完成对低压配电系统模拟量运行状态的监视，有效反映各模拟量（电流，电压，有功，无功电量等）。

进线侧三相电流；

进线侧三相电压；

系统有功功率、无功功率和视在功率；

系统有功电度和无功电度；

系统频率；

系统功率因数等；

（2）西格玛监控系统能对低压配电系统内所有状态量进行有效，安全，可靠，直观的监视。

开关位置信号；

断路器位置信号

4.3.2远传功能

通过现场总线的形式向主站发送信息，并接受主站的控制。远动终端向上级发送遥测量包括电流，电压，有功电能，无功电能，功率因数。遥信量包括开关或断路器位置信号和故障信号。遥控量包括断路器或开关的分合分接头的调节。总之将所有三遥信息量上传至主站。上级或调度端向下级发送遥控量分合断路器或开关。实现变电站无人值守。还具有远程维护功能。

4.3.3控制功能

通过主站微机的键盘，鼠标器对控制对象进行分合操作。控制对象包括开关和断路器隔离开关的分合（跳合）操作，设备运行检修。为保证受控设备的安全，所以有可靠的闭锁和防范措施，控制操作时有口令，口令是操作员唯一通过微机来分合开关或断路器的一把钥匙（或根据要求不设定口令）。

4.3.4屏幕显示功能

西格玛监控系统能在主控机显示与实际相对应的一次主接线模拟图，显示各控制对象的运行状态并实时动态更新。可形成实时的和历史的模拟量连续变化的趋势图，如功率负荷曲线，电压波动曲线。数据可以在系统硬盘中储存长时间（或可以自己设定储存时间），为分析事故及故障原因提供全面的第一手资料。

系统主接线图，运行工况图，；

断路器，隔离开关状态；

实时量参数表显示；

负荷曲线图；

报警信息一览表；

电压曲线图；

电流曲线图；

监控系统配置图；

历史数据，趋势曲线；

报文显示，事件显示，值班记录；

控制系统的配置及设定值显示；

4.3.5．报表记录打印功能

系统可接收仪表所提供的带时标的数据，存储数据，并可按标准格式打印各种报表，历史数据库内容，各种曲线，各种其他事项。其中的无编程报表设计功能，使没有编程经验的人员可轻松设计出各种复杂的、满足电力系统要求的报表。

运行日志，月报表，年报表；

事故，故障，操作一览表；

事件顺序记录表；

定时，召唤打印；

4.3.6报警功能

按系统实际需要，可在任何时间在显示屏上通过弹出报警窗口方式显示最新的报警信号和提示，及时反映事故报警，并产生报警声音（用户可以指定在某些事件发生时或保护动作时自动发出报警）包括音响报警，语音报警，警铃报警。报警分模拟量报警和开关量报警，报警讯号一旦发出将持续不断直到有值班人员来处理并按报警取消或复归键。报警信号按时间先后顺序排队，报警信号分不同的报警级别，并用闪烁和不闪烁来区别某一报警是否已确认或已处理。所有报警信息均存储在事件记录中，作为对该报警之事后分析依据。

模拟量越限报警（馈线电流或油温，油量超出某一定值时），将越限时间，测点名称，越限时刻工程值（高限，高高限，低限，低低限），工程量单位，越限性质输出当地主机硬盘或打印机上，并给出声光报警信息。

4.3.7事件信息功能

西格玛监控系统能显示和记录低压配电系统中所有动作事件。事件包括：所有报警信号；开关的操作；系统通讯状况，设备运行状况；断路器动作和状态等。

4.4西格玛监控系统特点

4.4.1分层结构

西格玛监控系统分为：现场级控制层、站级控制层。站级控制层在完成保护任务的基础上，将采集和处理后的数字信息经通讯网络传输到站级控制层。站级控制层综合现场级提供的所有信息，实现对所有一次设备的监控、测量、记录和报警功能。

4.4.2保护和监控的完美结合

西格玛监控系统与ABB、PMU等保护系列及智能继电器构成的智能监控系统，将为电网安全、可靠、稳定运行提供强有力的保障。

4.4.3单元化设计

在现场级控制层采用分散分布式结构：按间隔划分，单元化设计，分布式处理。各间隔级单元相互独立，功能上不依赖于站控计算机，增强了系统的可靠性和可用性。“单元化”的设计思想使得智能继电器装置既可集中组屏，又可就地安装于个开关柜上，节省了大量电缆。

4.4.4友好的人机界面

PMAC720采用超大屏幕显示，菜单式的操作风格，完全符合中国的习惯和标准。运行人员通过简单的按键操作，可直观的看到与该一次设备相关的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、电度、功率因数等各种信息，可进行分合闸操作。

4.4.5高性能价格比

PMAC720、PMAC3032系列产品的高功能集成度，省去了所有的常规仪表、常规继电保护设备，节省了连接电缆，所有功能一次到位，完全不需要RTU、自动抄表系统及其他辅助自动化设备。

整个系统由各种功能模块组成，各功能模块能独立装入或卸出，并可灵活组合，特别适合于当今电力系统快速发展的需要，同时增强了系统的扩展性及同其它系统的互连能力。

可组建成各种拓扑结构和地理跨度的网络，实现各计算机之间信息共享及互操作，支持远程维护和远程诊断。

灵活设定模拟量、开关量、电度、保护定值、SOE事件等对象的各种参数，便于工程安装、调试。

提供各种能动态连接数据和操作的可视化图形元件，用于设计出具有生气和个性化的人机界面，使运行人员能直观地得到电网运行工况和执行各种控制、操作指令。

提供无编程报表设计功能，用户能轻松的设计和修改各种符合电力系统设计要求的统计报表，如：每天的自动抄表，分合闸次数统计报表，高低报警次数，持续时间统计报表，最大值、最小值统计报表和电度统计报表等。

提供电气工程图纸设计功能。

兼容Windows的操作风格。

声音报警、自动推出事件报警窗口和自动推出故障相关画面。

多级缩放、漫游各显示画面，画面之间的切换快捷流畅。

用户定制菜单、工具条，能嵌入其它的应用程序。

通信状态监测，通信报文监测，通信异常报警。

变电站运行优化控制，综合电压无功控制、过负荷控制、经济运行控制及各种控制连锁。

高性能、高可靠性的实时数据库，数据记录间隔15分钟，保存一年。

提供RS485接口或RJ45接口实现与BA系统或工厂局域网相连。

提供与国内外著名厂家的智能化设备通信的各种软硬件通信功能模块。

提供二次开发功能，为用户提供数据库的结构，同时还提供访问数据库的方法以及数据库管理系统的类型、访问方式。

能够利用RS485接口，通过MODBUS等通讯协议采集不同监控设备的相关数据。

4.5西格玛监控系统平台完全符合本工程的设计要求：

4.5.1完全符合用户的使用习惯。

完全兼容Windows的操作风格，鼠标操作，人机界面友好，每个功能都经过了仔细考虑和精心设计。熟悉Windows操作的用户，仅需几个小时的学习就能使用本软件。软件中使用的各种图形、符号、标注全部采用国际标准，与国内的软件相比更适合于用户需求。

4.5.2完全可组态、可扩展设计。

整个系统由精简化内核和扩展功能模块组成，各扩展功能模块可独立地动态装入和卸出，便于系统功能扩展；所有功能模块之间的关系可组态设定，包括通信组态、图片组态、报表组态、自动控制组态、工作环境组态等组态功能，使本软件可适应于各种不同的应用要求。

4.5.3友好的人机接口实现“人与设备的有机结合”。

西格玛系统强大的人机界面设计功能，可以让您轻松自如的游览各种运行信息。您可设计各种游览画面，如一次系统图、系统结构图、虚拟仪表盘、中央信号屏、集中操作屏、屏面布置图、地理信息图、巡检线路图、二次原理图、二次接线图、各种曲线、棒图和控制信息显示等，只要西格玛系统能采集到的信息均能在可组态的图片上显示出来，并能就地进行相关的控制操作。