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1、农网智能监控系统设计规范V1.0(版本号)拟 制 人_审 核 人_批 准 人_二零一一年七月二十日农网智能监控系统设计规范设计规范1引言引言1.1 编写的目的编写的目的本说明书为农网智能监控系统设计规范，用来指导产品研发过程，并作为产品研发验收标准之一。1.2 背景背景a) 本项目全名为“农网智能监控系统” 。系统由监控主站、监控终端和手持维护终端组成。b) 本项目由海盐麦哲伦电气有限公司共同提出，由海盐麦哲伦电气有限公司组织力量和社会研发力量研发，产品通过海盐麦哲伦电气有限公司组成系统销售；1.3 编制依据编制依据GB/T 13720地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB/T 13729
2、远动终端设备GB/T 13730地区电网调度自动化系统GB/T 14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 15153远动设备及系统工作条件GB/T 17626电磁兼容试验和测量技术DL/451循环式远动规约 DL/T 478静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/516电网调度自动化系统运行管理规程农网智能监控系统设计规范DL/T 547电力系统光纤通信运行管理规程DL/T 550地区电网调度自动化功能DL/T 599城市中低压配电网改造技术导则DL/T 630交流采样远动终端技术条件DL/T 634.5101 远动设备及系统 第 5-101 部分：传输规约基本远动任务配套标准DL
3、/T 634.5104 远动设备及系统 第 5-104 部分：传输规约采用标准传输协议子集的 IEC 60870-5-101 网络访问DL/T 667远动设备及系统 第 5 部分：传输规约 第 103 篇：继电保护设备信息接口配套标准DL/T 721配电网自动化远方终端系统DL/T 790采用配电线载波的配电自动化系统DL/T 814配电自动化系统功能规范DL/T 1080电力企业应用集成 配电管理的系统接口Q/GDW 156城市电力网规划设计导则Q/GDW 212电力系统无功补偿配置技术原则IEC 60870远动设备及系统IEC 61850变电站通信网络和系统IEC 61968电力企业应用集
4、成IEC 61970能量管理系统的应用程序接口电监安全200634 号电力二次系统安全防护总体方案国家电力监管委员会第 5 号令电力二次系统安全防护规定2任务概述任务概述2.1 目标目标本系统以融合计算机嵌入系统、通信、安全和电力系统遥信、遥测、遥控等技术，研发技术先进的农村电网智能化监控系统。实现先进、稳定、安全、农网智能监控系统设计规范可扩展和维护方便的优秀农网监控设备和系统。2.2 用户的特点用户的特点本系统用户为广大农村电网变电所工作人员和农电现场检查人员，对计算机操作和电力系统理论知识相对薄弱。产品设计时，需要简化操作、降低系统使用难度和维护难度。3需求规定需求规定 3.1 系统整体
5、结构和功能系统整体结构和功能农网智能配电系统，主要针对 10kV 变压器的低压侧，实现 380V 供电系统中开关、保护、计量和无功补偿等功能的信息采集、传输和处理。系统分数据采集、数据传输和中心管理等几个功能，对应四个模块组成：智能保护开关、配电台区监控终端、监控主站系统和现场手持终端。智能保护开关与开关本体一起，由开关厂商提供，本报告不再讨论。智能配电台区测控终端是智能配电台区的控制中枢，它负责智能配电台区与主站、智能控制与保护开关、智能电能表的通信联络，采集、计算、存储配电台区变压器的各类数据，控制“智能控制与保护开关”和无功补偿电容的投切；监控主站系统通过 GPRS 数据采集上传后，经服
6、务器集中存储和处理，以 C/S 或者B/S 架构，向终端用户提供数据查看和设备远程操作功能；现场手持终端以红外方式，为现场操作人员提供便捷的数据上传和下载功能，进行现场实时状态检测和故障诊断/处理。 。在农网终端变压器低压侧，配置最多三台开关，每台开关配置内含智能保护一套。智能保护通过 485 总线与监控终端相连，向监控终端发送数据，接受来自终端的数据和状态请求。监控终端同时配置电力载波和红外接口，分别与智能电表和手持检修终端设备通信。除此以外，监控终端通过 GPRS，定时向主站服务器发送运行数据和设备状态，并接受主站的召唤请求。系统结构图如农网智能监控系统设计规范下：3.2 监控主站需求监控
7、主站需求3.2.1 监控主站功能监控主站功能监控主站服务器通过 GPRS，与监控终端通信，并采用 C/S 和 B/S 两种方式，为客户端提供数据分析和统计以及远程配置操作服务。因监控主站服务器配置到供电部门信息中心，在主站内部，可直接采用以太网作为通讯手段，连接主站服务器和各种客户端。主站功能如下： SCADA 支撑平台功能：数据采集，处理，统计，计算，遥控，图形显示，图形编辑，图元编辑，打印，权限，报表，脚本，数据库管理，内存库管理，实时告警，历史告警，网络拓扑等。 电网运行管理：遥测配变台区的三相电压，三相电流，剩余电流，有功、无功功率，视在功率，功率因数，有功电度，无功电度，电压、电流谐
8、波，配变温度，控制保护开关状态，电容器投切状态；遥控控制保护开关分合、遥调控制保护开关额定电流、剩余动作电流；配变的正反向有无功电能量曲线，电压电流曲线，功率因数曲线，有无功功率曲线，视在功率曲线，温度曲线等；配变的日（月，年）正向有功、无功、各象限无功电度量，日三相电压越限时间，农网智能监控系统设计规范电压、电流、有功、无功、功率因数的日最大、最小值发生时间，日三相电压的失压时间，失压电量等；配变的有无功最大需量及其时间，三相电压最大、最小值及其时间，三相电流最大值及其时间，三相有功功率最大值及其时间，三相过压、欠压累计时间，三相电流越上限累计时间，三相不平衡超限时间，功率因数超限时间；用户
9、电度表的电压、电流、有功、无功、峰谷平电度；电压、电流的最大值及其时间等。 配变特性分析：不平衡率，负载率，重载率，功率因数，经济运行时间，零序电流，变压器铁损和铜损，电压不合格率。 电能质量分析：电压、电流谐波（19 次） ，三相不平衡，电压合格率，电流越限，功率因数越限。 无功补偿：无功优化，投切状态、补偿次数，补偿的无功总量，时间，对电压和功率因数的影响。 开关运行管理：统计开关分合、开关额定电流、剩余动作电流、开关状态，各项电压、电流、剩余电流值。合闸统计。事故分闸统计，事故分闸简报。 用电量管理：变压器及用户电表的日、月、季、年用电统计。 异常管理：线路故障、设备故障、电网异常等显示
10、和统计。 台区管理：台账，设备故障，设备投运时间，健康状况等信息。 设备参数管理：终端各项参数，保护定值及动作时间参数，载波电表各项参数的远程读取和设置。 通讯管理：支持 GDW130-2005 及 DL698 标准规约，自动定时招测，自动补招，手工补招，通讯通道投退状态，设备在线率，误码率，GPRS 流量统计。 台区综合分析：电网运行综合概况，经济运行综合概况，安全运行综合概况。 全区综合统计分析：按线路，按地区，统计、比较，用电趋势分析等。 报表：电度报表，负荷报表，电压合格率报表，无功优化报表，经农网智能监控系统设计规范济运行报表，电压报表，电流报表，有功、无功、功率因数报表等。3.2.
11、2 输入输出要求输入输出要求数据通过 GPRS 定时或者召唤获得，开关告警或者故障后，也会自动上传数据。上传数据通过 SQL 数据库保持，数据库至少需要具备以下字段：编号数据类型描述备注A 相电压浮点数380V 母线电压有效数字 5 位B 相电压浮点数380V 母线电压有效数字 5 位C 相电压浮点数380V 母线电压有效数字 5 位AB 电压相角浮点数380V 母线电压相角度数，有效数字 4 位BC 电压相角浮点数380V 母线电压相角度数，有效数字 4 位CA 电压相角浮点数380V 母线电压相角度数，有效数字 4 位A 相电流浮点数380V 母线电流有效数字 5 位B 相电流浮点数380
12、V 母线电流有效数字 5 位C 相电流浮点数380V 母线电流有效数字 5 位A 相电流功率因素角浮点数380V 母线电流与电压角度有效数字 5 位B 相电流功率因素角浮点数380V 母线电流与电压角度有效数字 5 位C 相电流功率因素角浮点数380V 母线电流与电压角度有效数字 5 位时间时间值数据采集时间精确到秒开关故障类型无符号整数低压开关动作描述开关编号无符号整数动作开关唯一编号开关名称字符串255 字节字符串开关故障时间时间值开关故障/告警时刻精确到毫秒电量浮点数电表抄表数值有效数字 8 位，精确到小数点后 1 位农网智能监控系统设计规范3.2.3 数据管理能力要求数据管理能力要求以
13、上数据通过三个表实现，分别记录电流电压和相角数据、电量数据和告警数据。对每个智能终端，对应的数据表规模为：电流电压数据最少需要考虑保存 10 万条记录，电量数据保存 1 万条记录，故障告警数据需要保存 1 万条记录以上。现场可根据管理的智能终端数量，配置数据库表的规模。如果配备视频监控功能，则需要至少 1TB 左右空间，保存现场高清照片和录像。对于数据库数据，可采用同步和异步结合方式，提高数据安全能力3.2.4 安全性要求安全性要求 主站与监控终端采用 GPRS 通信，对于数据采集和保存，采用 AES 加密方式，加上时戳和智能终端 ID 作为防重放攻击手段； 对于开关动作和设备配置、定值管理等
14、数据传输，除通过 AES 加密外，引入 Kerberos 协议，加强系统的安全性； 客户端访问主站通过 B/S 架构实现，采用 SSL 加密方式，提高供电所局域网内系统安全3.3 智能监控终端需求智能监控终端需求3.3.1 智能监控终端功能智能监控终端功能配电台区监控终端是现场数据到供电局的传输中枢，它除自己采集 380V 母线电压和电流、10KV 母线电压和电流外，还将开关数据、设备状态以及电流计量数据等参数集中起来，通过 GPRS 网络传递到主站接受端。数据采集分三种情况：定时数据采集、故障数据处理和主站数据召唤响应。定时数据采集，按照用户需求，对不同设备，设置不同的采集时间间隔，将各农网
15、智能监控系统设计规范个开关电流参数、运行参数、故障信息等数据，以及计量设备的数据，通过485 总线、电力载波等通信信道，采集到监控终端并储存起来；故障数据处理以被动接受数据为主，被监控设备本身故障或者电力一次设备故障后，立即将故障信息上传到监控终端；主站召唤数据时，将新产生的数据，打包传递到监控主站，如果监控终端没有相关最新数据，则向对应设备请求数据，并响应监控主站。数据上传一般采用定时方式，每 10 分钟将所有新产生的相关数据，打包后发动到主站服务器；如果有故障产生或者状态改变，监控终端立即将相应数据传输到监控主站服务器。与配电终端功能相对应，对配电终端的性能需求分两个部分：网络通信能力和数
16、据计算处理能力。数据通信采用多种信道：485 总线、电力载波、红外数据传输和 GPRS 数据传输。因系统只需要传输电流、电压、电量和开关量数据，传输间隔往往按照分钟计算，每种通信方式，波特率只需要数百 B/S 即可。对于配电终端的计算能力，如果只满足基本数据采集和处理功能，要求不是很高。对应配电终端，只需根据电流和电压等数据，计算相关的电气序量和谐波等参数，加上后备保护等功能，但如果要考虑电能质量计算和处理，则在处理计算能力上，需要多保留一些裕量。另一方面，因为配电终端接口要求很多，需要选择接口丰富的计算机嵌入芯片和嵌入系统。智能监控终端功能如下：保护功能a) 零序保护（剩余电流保护）：配电监控终端采集 380V 母线的 3U 和 3I实时数据，计算零序电流，达到整定值后，以整定时间延时发送跳闸指令，并主动向监控主站报告；b) 过压、欠压保护：采集 380V 和 10KV 母线电压，与整定值比较
