力控FCPower在低壓配電系統中的應用

 我國配電網自動化的建設發展比較緩慢，建設資金短缺，設備技術性能落后，事故頻繁發生，影響了生活和經濟的發展。隨著電業的發展和電力市場的建立，配電網自動化的薄弱環節顯得越來越突出，形成電力需求與電網設施不協調的局面。電網末端的用電主要表現在網絡混亂、裝備陳舊、自動化水平低、維護工作量大、供電可靠性低等方面，這種情況嚴重制約了電網末端的樓宇居民用電和大中型企業的進步和發展。

       隨著計算機、通信技術、電子技術為代表的3C技術、現場總線技術和電力工業自動化的飛速發展，為配電自動化的實現奠定了基礎。利用計算機技術、通訊技術、電子技術和控制技術對配電網及其設備進行監測、控制和管理的綜合系統，實現變電站自動化、饋線自動化、用電自動化，以滿足中低壓配電自動化的需求，促進電力工業自動化的發展。

系統架構如下圖所示：

系統采用分布式體系結構，按照縱向分為遠程管理層、設備控制層和現場設備層三大部分。

● 遠程管理層

遠程管理層是由四臺計算機和一臺打印機組成。其中兩臺計算機作為數據服務器，并且互為冗余架構，正常情況下主站工作從站實時監測主站狀態，當主站出現故障時，從站可以迅速切換保證整個系統更符合電力行業對數據穩定性的要求。

力控FcPower系列軟件實現對配電設備的“遙控、遙調、遙信、遙測”四遙功能，具有友好的人機界面，操作簡單快速，配置直觀簡便。在上位機上不僅可以看到所有的電參數(三相電壓、電流、功率、電能等)、線路運行參數、開關(分合閘)狀態；而且可以通過上位機對各種配電設備進行控制操作，例如：智能斷路器的分合閘操作、整定參數的設定修改、電動機的起停、正反轉以及速度的設定修改，操作簡單快速。各種故障報警、趨勢曲線、數據報表，操作記錄能在屏幕上清楚的顯示，減輕了工作人員的工作強度；同時對電能質量和設備故障及時檢測、分析，使值班人員能在事故初始階段及時處理，減少電網事故造成的損失，是現代配電自動化的最佳選擇。

考慮到系統安全性，特別單獨設立一臺WEB服務器，用于遠程客戶瀏覽?？蛻艨梢酝ㄟ^Internet網絡直接輸入WEB服務器IP地址即可隨時瀏覽到現場實時畫面、報表數據、趨勢曲線等。同時單獨設立WEB服務器也避免了網絡病毒及黑客對數據服務器的直接攻擊，WEB服務器可加裝防火墻，并且力控FcPower系列軟件具備用戶授權機制，只有具備權限的用戶才可以登錄到服務器。

考慮到電力行業的特殊性，單獨配備一臺事件報警服務器，主要用于記錄系統運行日志以及系統報警記錄，可以實時聚合來自分布式系統的信息，為系統維護人員提供全面準確的系統實時運行信息，并且支持實時打印輸出。

● 設備控制層

設備控制層主控制器選用西門子S7-400H，并且采用硬件冗余架構，這樣設計更能符合電力現場對穩定性的要求。S7-400H是一個容錯(冗余)的PLC，它可以明顯地減少停機生產的危險。它的容錯結構使S7-400H是一個適用于那些需要盡可能減少或避免MTTR以及故障停機的應用場合的理想的控制器。例如發電或輸、配電、化學工業、采礦、運輸等。

容錯性是通過二個并行的中央控制器實現的。它們的CPU通過光纜連接并通過冗余的PROFIBUS DP線路對冗余的I/O進行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外，I/O自身可以冗余。當發生錯誤或故障時進行無擾動的切換，即未受影響的熱備控制器將在中斷點繼續執行控制而不丟失任何信息。

●  現場設備層

現場設備層主要由智能電能表、電度表、通信模塊和通信線組成。根據現場需求所有現場設備均可通過以太網方式將數據送到設備控制層的西門子S7-400H。包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數等四遙數據。

● 工業以太網

整個系統的通信方式采用工業以太網方式，工業以太網是為工業應用而專門設計，是一種遵循IEEE 802.3國際標準的開放式、多供應商、高性能的區域和單元級網絡。西門子工業以太網按照通信速度分為工業以太網和快速工業以太網兩類，通信速度分別為10Mbit/s和100Mbit/s.利用工業以太網，SIMATIC NET 提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。

力控FcPower系列軟件為我們提供實現了實現這一功能的條件，在此軟件平臺上組建西門子S7-400設備，在設備控制層上對每臺設備進行了地址編排，可以很清楚的知道設備的物理地址，方便故障查詢、線路維修。

1、 適用于電力專業的監控系統。力控FCPower系列軟件完美的結合了通用組態軟件和電力專業技術，是使用先進的計算機軟件編程技術開發的專業電力系統自動化的組態軟件，適用于變電站綜合自動化、電廠電氣監控（ECS）、企業供配電自動化、水電站綜合自動化及樓宇配電自動化等后臺監控系統。

2、 支持多種計算及圖表展示。系統擁有一個專業的、穩定可靠的、完善的電力SCADA平臺，包括：四遙數據采集與處理、數據的二次實時統計分析計算、事件報警實時/歷史記錄、專業報表、打印管理、監控界面、實時歷史負荷曲線/棒圖、用戶權限管理、電力操作習慣（遙控、遙調、復歸、閉鎖等）、雙網結構支持等；而且還擁有專業的實時及歷史數據庫的定義及表達工具，支持面向變電站一次間隔（回路）對象的實時數據庫建模。

3、 支持多樣化管理功能。如保護設備定值在線管理、事件報警管理、電能量實時采集管理、錄波數據管理、操作票、數據轉發管理、關系數據接口等；支持基于EXCEL插件的運行數據及生產報表等，這些多樣化功能為客戶定制個性化的電力監控系統提供了便利。

4、 強大的數據采集，內置多種行業和國際標準規約，支持CDT規約、DNP3.0規約、IEC870-5-101/102/103/104規約、SC1801規約、Modbus/Jbus（RTU/ASCII/TCP）規約、部頒多功能電度表規約、CANBus規約、LonWorks規約等，而且配置簡單，操作方便。

1） 模擬量（遙測），包括功率、電流、電壓、變壓器溫度、系統頻率等，采集支持濾波、量程轉換、報警死區判別及上下限、上上限、下下限報警處理。

2） 數字量（遙信），包括開關位置、刀閘開合信號、事故總信號、變壓器抽頭位置、微機保護動作信號、以及設備工作狀態、通道工作狀態等。采集處理支持數據變化事件觸發模式，遙信變位可人工設置由分到合、由合到分、雙向報警，以及正常變位操作、事故跳閘等多種方式。

3） 保護定值，與微機保護設備直接通訊，進行保護定值的在線管理。

     4）遙控遙調，包括分/合閘，調節變壓器分接頭、電容器電抗器投切、機組投切和出力調節等遙控操作有進行雙編號校核、權限驗證、操作閉鎖/恢復等安全機制，操作過程分預操作、校核返回、確認執行、執行結果返回等。

實時數據庫容量在支持到10000點時，仍可以保持以下系統指標：

● 系統使用壽命≥10年；

● 系統平均無故障時間：系統MTBF≥30000小時；

● 遙測量：遙測合格率 >99.9％；

● 開關量：遙信正確率 >99.9％；

● 遙控、遙調正確率為100％；

●  CPU負載：正常情況下負荷率≤15%（任意5分鐘內平均）；事故情況下負荷率≤35%（任意1分鐘內平均）；

● 遙信變化送到主站 ≤1.5秒；

● 遙測量送到主站 ≤1.5秒；

●  遙控命令 ≤1.5秒；

● 畫面調用時間 ≤1秒；

● 畫面刷新周期： ≤1秒；

●  SOE分辨率：1ms。

目前，智能化、網絡化、模塊化已成為配電系統的發展趨勢，力控FCPower系列軟件的應用，具有很強的通用性和靈活性以及較低的成本，可以大大提高故障診斷率，降低維護成本，便于管理，應用前景十分廣闊。