《远程值守在线监测系统》可行性分析报告
《远程值守在线监测系统》
可行性分析报告
虎牌电务（杭州）有限公司
一．概述
随着电力系统迅猛发展的形势，高科技的电气自动化产品的开发、应用、推广，
在供电企业的35kV、110 kV变电所基本实现了无人值班或少人值守的远程监控的运行方式，通过信息自动化网络和先进的通讯网络对各变电所运行中电气设备的有关运行数据、状态进行在线实时监测和监控，达到“遥测、遥信、遥控、遥视、遥调”的“五遥”功能，并且对于运行中的变电所电气设备发生的一切异常、事故能够及时、作出反应并通过通讯网络迅速的传递到运行集控中心和调度中心，对故障处理作出及时正确的判断、决策，确保变电所安全运行。
10 kV及其以下终端用户配电室众多运行中的高、低压电气设备、母线及其引接线皆通过电气结头连接，运行中由于负荷电流、结点接触电阻的大小变化将直接影响到该设备及其结点的发热程度，如果电气设备及其引接导线的结头接触不良或者由于负荷的急剧增大或超载运行，将导致电气设备及其导线连接结点的严重发热，若不能及时发现处理将会引发电气设备损坏、引接导线烧断的事故，甚至引发电气火災事故，直接威胁到供电安全和人身设备的伤害。在当前电力科技迅猛发展的今天，电力自动化、信息化水平的不断提高，供电企业的35kV、110 kV变电所基本上实现了无人值班或少人值守，为适应变电所运行管理自动化、信息化的要求，确保变电设备的安全运行，电力科技机构研发并推广应用《电气结点发热温度在线监测系统》这一高科技产品。它不仅取代了传统的人工巡检测试，而且做到远程实时在线监测电气结点的发热状况，大大提高变电所安全运行水平，防止和避免事故发生，这将带来显著的社会效益和经济效益。该系统不仅适用于发电厂、变电所的高压电气结点测温，也适用于10 kV及其以下终端用户配电装置的低压电气结点测温，而且还适用于所有的低压电源、用电设备的温度在线监测。应用广泛，市场潜力巨大，经济效益十分显著。因此，在《10kV配电室远程值守在线监测系统》中也融汇了《电气结点发热温度在线监测系统》高科技产品的“远程实时在线监测电气结点发热状况”的功能，
目前供电企业虽然在35 kV和110 kV及以上电力系统网络实现了信息智能化，但是，对于广大的10kV及以下的终端用户的运行管理还没有达到专业化、规范化的标准要求，各终端用户配电室的运行目前都没有真正通过电气运行岗位培训的专业运行人员，大都是各单位、部门委聘的个体电工来承担，在运行管理、设备运行维护、预试检测方面存在着较大的问题，给用电安全造成很大的隐患，因此，在规范10kV及以下的终端用户的运行管理标准的同时，全面开发、应用信息智能化项目势在必行，也是符合国家电网在十二五期间规划
发展智能电网的整体目标精神的，基于广大电力用户的实际需求，开发应用10kV及以下终端用户的《10kV配电室远程值守在线监测系统》是当前10 kV及以下终端用户实现配电室信息智能化和无人值守综合平台唯一最佳方案。
二．远程值守系统技术的发展及现状
变电运行远方在线监测系统在供电企业35KV和110KV变电所应用比较广泛，技术相对比较成熟，也积累了丰富的运行经验，1998年以前，变电所的运行管理在电力系统中一直采用有人值班的倒班方式，设备运行中的电压电流、有功无功、功率因数及其设备的运行温度等实时参数主要靠运行人员对现场指示仪表（盘表）进行抄录和定时巡视检测，这已适应不了迅速发展的电力系统的科技需求，面对日益复杂的运行方式，单纯依靠人工来监测电力设备的运行状态，已经远远不能做到正确而迅速的处理事故的要求。随着电力科技日益发展的形势，供电系统早在2000年前后，对所有35kV农网变电所进行全面的无油化改造，提升变电所自动化水平，普遍应用“遥测、遥信、遥控、遥视、遥调”等“五遥”技术，对变电所运行管理进行全面彻底的改革，充分发挥远程监控技术的功能，实现35kV变电所无人值班或少人值守的集控站运行模式，并且通过几年的运行经验的积累，对系统内110kV变电所也相继进行了运行自动化的提升，在110kV变电所范围内推广实现了少人值守、远方监控的集控站运行方式，对变电所运行中电气设备的运行状况、数据和发生的异常、事故做到在线实时监控，确保变电所安全、可靠、经济运行。实现变电所远程监控、无人值班或少人值守离不开现代科技的应用，远程监控技术的应用核心来源于现代控制理论电子技术、计算机技术、互联网通信技术、无线视频传输技术、电气结点发热温度在线检测技术等高新科学技术来实现电力系统自动化、变电所远程值守监控的全面功能。
为此，对变电所远程值守监控系统的基本要求如下：
一、具备在线、实时、迅速而正确地采集、检测和处理变电所运行设备各元件的运行状况、数据以及全系统或局部系统的运行参数。
二、根据电力系统的实际运行状态和设备运行方式及各元器件的技术、经济、安全要求为运行人员提供调节和控制决策，或者直接对设备进行倒闸操作进行调节和控制。
三、实现全系统各层次、各局部系统和各元器件间的综合协调，寻求电力系统电能质量合格和安全经济运行，达到安全、节能、绿色环保的目的。
四、提高供电可靠性，减少电力系统事故，延长设备寿命，提高运行水平，节省人力，减轻劳动强度。达到减人增效的目的。
五、对电气结点发热温度的在线监测，要求做到24小时全天候实时监控。
三．远程值守系统的必要性和可行性
随着电力系统自动化、信息化水平的不断提高，35kV、110kV（220 kV局部试点中）变电所基本上实现了无人值班或少人值守，对于设备运行、监控、在线监测皆实施了微机化，运行管理归口到集控中心，然而终端用户配网还是一片空白，基于10 kV及其以下终端配电用户范围广、分散，又处于缺乏规范管理的状态，在这特殊的电力用户群体，要实现标准化、规范化管理，实施减人增效、安全、节能、绿色环保的目标，针对10 kV及其以下终端配电用户配电室开发、研制、应用远程值守系统显得尤为重要，也是电务标准化事业拓宽、发展的关键，这一科技开发项目具有现实的必要性。从远程值守系统技术开发的整体条件考虑，目前具有电力系统自动化、远程监控及其无人值班变电所的成功案例和成熟的运行经验为10 kV及其以下终端配电用户配电室远程值守系统开发、研制提供了丰富坚实的借鉴范本，从虎牌集团科技研发整体实力看，由集团旗下的四方自动化公司和电务公司共同开发10 kV及其以下终端配电用户配电室远程值守系统的全面推广应用具有电务行业的可行性。
为满足10 kV终端用户变（配）电室无人值班（或少人值守）的安全运行要求，需对电气设备实施在线监控、监测，如监控主变高、低压侧电流、母线电压、各路出线电流、主变温度、有功功率、无功功率、功率因数，并实现实时记录、发送。对重点负荷设备进行一次负荷电流、接头温升进行定时检测，要求做到24小时全天候实时监控。随着我国经济的飞速发展，用户终端的电力负荷越来越大。10kv配电所运行的安全性、稳定性、经济性越来越受到各方的关注。目前，电力终端用户辖区所有变（配）电所的运行维护一般采用电工值班（甚至无专职人员管理），由于技术管理缺失，值班电工专业技术水平、实际操作能力参差不齐，导致电气设备运行维护不到位，正常的必须的预试、小修清扫得不到保证，给设备安全运行及其稳定性、可靠性带来了很多问题，存在着诸多潜在的安全隐患！因此，在电力高科技时代，开发、推广、应用TS3000配电所远程值守系统在国家电网十二五期间实施智能电网规划目标中具有十分的必要性，也是完善智能化配电网络不可缺少的组成部分
TS3000配电所远程值守系统能通过现场的采集装置，采集配电设备的各种运行参数，
通过通信网络传输到集控中心（虎牌电务服务监控中心）。当运行设备发生故障或事故时，故障信号通过集控中心后台程序可以立刻定位故障点，并在第一时间迅速将信号发送到监控中心同时用短信方式将故障信息告知电务专职部门领导人（或部门领导），以利于部门领导和专职人正确、及时、迅速的制定组织现场应急事故处理方案和抢修力量，同时安排必要的抢修物资（材料备品备件、工器具仪表设备）确保在第一时间内赶赴现场，及时正确的完成故障的处理任务，为终端用户提供安全、稳定、可靠的用电环境，这也是虎牌电务的服务总旨，也是对用电客户服务承诺的保障 。
综上所述，采用TS3000配电所远程值守系统，可以带来的优越性可大致归纳为：
● 预防事故，加快事故处理：由于各路出线信号均由虎牌电务网监控，事故掉闸后，电务
公司维护人员可以在第一时间了解到故障的开关位置和型号，可以直接备好损坏的元器件并赶赴现场，由具备专业技能的电务员及时处理，避免事故扩大，缩短事故处理时间； ● 在线实时自动监测配电设备电气结点发热温度等参数，当结点发热温度上升接近限值时
发出预警信号；超过允许发热温度时即发出危急报警信号。
● 大量节省人员，提高企业劳动生产率；
● 能自动生成运行报表；
● 能生成历史数据，为分析、决策及预防事故提供原始数据。
四．总体方案和系统组成
TS3000配电所远程值守系统组成：一个配电所可根据进线，出线划分出几个采集单元，每个采集单元由遥测，遥信，通信模块组成。比如有两条进线，4个主变。就划分成6个采集单元，每个单元负责采集相关的遥测，遥信，温度信号。然后通过通信模块，集中把数据传到GPRS 主控单元，主控单元负责将各单元的数据传到GPRS 网络中。
图3.0 系统结构结构图：
遥测模块遥信模块其他设备参数集中器主控单元
厂站端
#1
方案1
最多6个
#遥测模块遥信模块其他设备
参数集中器
图3.1 厂站端结构图方案1
以太网方案2
最多6个
##1
遥测模块遥信模块其他设备
参数集中器厂站端
主控单元
参数集中器其他设备遥信模块遥测模块
图3.2 厂站端结构图方案2 打印机
机
以太网
电气结点发热温度在线监测系统组成：主要由等电位监测探头（含CPU 和无线发射装置）、基站和专家分析软件等组成。可与电力系统生产MIS 及综合信息采集系统实现无缝连接，资源共享。该系统在线实时自动监测电气设备电气结点发热温度等参数，当结点发热温度上升接近限值时发出预警信号；超过允许发热温度时即发出危急报警信号。监测数据每隔
（5）分钟发送一次，到达预警值后每（60）秒钟发送一次。监测数据以无线通信方式发送至基站，发射距离约50m ，基站之间通过无线接力的方式，最终与集控中心综合信息系统以485接口相连。
系统原理框图如下：
系统由等电位监测探头、接力基站、主基站及系统软件组成，其中系统软件包括基站接收软件及专家分析软件。
系统软件包括基站系统软件和管理系统软件。
基站系统软件负责接收数据，并对硬件设备进行管理，对接收到的数据进行处理，并对数据初始分析，如果温度超过允许值，系统则及时把报警信息发送到相关管理人员的手机中，以便及时进行处理，防止事故的发生。
管理系统软件主要进行系统设备、监测点、系统使用人员的相关信息维护，并对历史数据进行分析。
系统结构图如下：
五．主要基本功能及技术指标
5．1 基本功能
TS3000配电所远程值守系统通过现场数据采集设备和监控主机实现如下功能：
2.1 在配电所内安装现场采集设备，实时采集电力线路上的电压、电流、功率、功率因素、开关状态等实时信息。
2.2 通过INTENET网络TCP/IP技术或GPRS数据传输技术，将电压，电流，开关分合状态，操作电源，重要负载缺相告警等传到远方的监控中心，在计算机软件的主接线图画面上显示现场数据，并可以在开关变位和模拟量越限时弹出报警窗。
2.3 当有异常情况发生时，在控制中心计算机系统中发出告警短信至相应电务专管员的手机。
2.4 数据报表，可以按照可选时间间隔生成运行报表。并可统计出平均值，最大值等各种统计数据。支持定时打印和手动打印功能。
电气结点发热温度在线监测系统主要用于变（配）电所运行中电气结点发热温度的在线监测，达到了在线实时远程智能的要求，从而可以取代人工巡检定期测温工作。不仅大大减轻了劳动强度，提高了工作效益，而且克服了人工巡检不能做到远程、实时、在线监测及不完全到位等缺点。系统具有等电位监测结点发热温度及超限预报警功能。当结点发热温度达到85℃时，发出预警信息；达到95℃时发报警信息，通知有关人员及时调整负荷或尽快组织抢修处理，以防电气接头过热、烧红、烧断及相间短路等事故及引发火灾事故发生，提高了电气设备安全运行水平和供电可靠性。
5．2 技术指标
一、CSJZ-02参数集中器主要技术指标：
间隔端接口：RS-485 二线制±15KV ESD保护
通讯速率（Bps）： 9600
通讯协议： MODBUS-RTU协议
输出数据：采用MODBUS_RTU client协议输出
主控端接口：RS-485 二线制±15KV ESD保护
通讯速率（Bps）： 9600
通讯协议： MODBUS-RTU协议
输出数据：采用MODBUS_RTU client协议输出
主控端接口：RS-485 二线制±15KV ESD保护
通讯速率（Bps）： 9600
通讯协议： MODBUS-RTU协议
二、TSYX-02 遥信采集模块主要技术指标：
输入信号
输入信号电压：AC220V/DC220V。
5路三相有电状态检测。
15路开关干触点分合状态监测
过载能力：1.4 倍量程输入可正确测量；瞬间电压3倍量程不损坏。
通讯输出
输出数据：采用modbus协议输出开关量的分合状态，1为合，0为分
输出接口：RS-485 二线制±15KV ESD保护
通讯速率（Bps）： 9600
通讯协议： MODBUS-RTU协议
工作环境
工作温度：-20℃～70℃存储温度：-40℃～85℃相对湿度：5%～95%不结露
模块供电电源
交流供电（50HZ），输入电压为AC220V 。
三、EDA9033A 三相电参数采集模块技术指标如下：
三相交流50/60Hz电压、电流。输入频率：45～75Hz。
电压量程（相电压）： 250V
电流量程： 5A。
信号处理： 16位A/D转换，6通道，每通道均以4KHz速率同步交流采样，真有效值测量；过载能力：1.4 倍量程输入可正确测量；瞬间(<10周波)电流5倍，电压3倍量程不损坏。 通讯输出
输出数据：三相相电压Ua、Ub、Uc；三相电流Ia、Ib、Ic；有功功率P、无功功率Q、功率因
数PF、各相有功功率Pa、Pb、Pc；正反向有功电度等电参数。
输出接口：RS-485 二线制±15KV ESD保护
通讯速率（Bps）： 9600
通讯协议： MODBUS-RTU协议。
测量精度
电流、电压：0.2级；其它电量：0.5 级；
参数设定
模块地址、通讯速率可通过通讯接口设定；有功电量底数可通过通讯接口清0。
模块供电电源+5V±5%、+8～30V、AC220（100）V可选其一功耗：〈0.5W
+5V供电，消耗电流小于70mA，输入纹波应小于100mV，输入电压5V±5%。
+8～30V供电，消耗电流小于70mA，最高输入电压不得超过+32V。
交流供电（50HZ），输入电压为AC85～265V 。
隔离电压
输入-输出：1000VDC。电流输入、电压输入、AC电源输入、通讯接口输出之间均相互隔离。 工作环境
工作温度：-20℃～70℃存储温度：-40℃～85℃相对湿度：5%～95%不结露。
电气结点发热温度在线监测系统技术指标：
监测温度范围：0～150℃；
发热温度预警值：85℃；
发热温度报警值：95℃；
发射半径：200m；
电池使用寿命：5～7年，太阳能充电板寿命10年；
环境温度：-30℃～+85℃；
环境湿度：1%～100%；