動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)低壓配電監(jiān)控性能改善與測試研究

黃 赟，柯 成

（中國移動通信集團上海有限公司）

1 研究背景

上海移動動力設(shè)備經(jīng)過不斷的開局、擴容、增補，設(shè)備數(shù)量成倍增長，對傳統(tǒng)意義的設(shè)備維護保障工作帶來巨大挑戰(zhàn)，自2002年上海移動局房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)開工建設(shè)以來，系統(tǒng)逐步配套接入相關(guān)動力空調(diào)設(shè)備，全面實現(xiàn)了對全網(wǎng)動力空調(diào)設(shè)備的實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)、預(yù)期故障發(fā)生、迅速排除故障、記錄和處理相關(guān)數(shù)據(jù)、進行綜合管理，達到了無人及少人值守的目的。

局房動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過10多年的投入使用，已經(jīng)完全融合到整個動力維護工作中，對整個動力維護工作的開展起主導(dǎo)作用，因此監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)的有效性、準確率，對動力系統(tǒng)安全生產(chǎn)運行的意義重大。

2 動力監(jiān)控系統(tǒng)分析

目前，動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對低配設(shè)備遠程監(jiān)控可以分為：

（1）采用傳統(tǒng)的干接點方式遠程控制；

（2）低配開關(guān)等動力設(shè)備增設(shè)智能遠程控制設(shè)備，即動力設(shè)備增設(shè)智能遠程控制又分為加裝PLC控制器及加裝智能電表兩種設(shè)備來實現(xiàn)對低配開關(guān)的遠程控制。

2.1 采用傳統(tǒng)干接點方式實現(xiàn)非智能低配設(shè)備遠程控制

圖1 傳統(tǒng)干接點實現(xiàn)遠程控制接線圖

通常，動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場采集設(shè)備的控制信號先經(jīng)過遠程模塊光耦隔離模塊，然后再通過達靈頓電流放大驅(qū)動器輸出到遠程遙控界面模塊，主要控制繼電器工作模式，從而控制現(xiàn)場低配開關(guān)的分合閘操作。

傳統(tǒng)干接點方式實際應(yīng)用于某通信大樓低配系統(tǒng)低壓開關(guān)的遠程控制，自2003年動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)啟用至今，遙控成功率100%。其后，又針對高壓雷電感應(yīng)干擾，又對原干接點控制電路進行修改，又增設(shè)防雷接地模塊和手動與自動切換模式，避免雷電感應(yīng)故障和人為誤操作隱患。該工作模式因控制電路簡單，故障點少，可靠性較高。

圖2 現(xiàn)場干接點方式遠程控制接線圖

2.2 加裝PLC控制器實現(xiàn)對非智能設(shè)備遠程控制

此方式首先對非智能的低配開關(guān)加裝PLC可編程邏輯控制器，通過對PLC設(shè)備進行相關(guān)程序的編程及設(shè)置從而進行低配開關(guān)的遠程控制功能，使得非智能的低配開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愔悄茉O(shè)備。然后通過UPC＋這一增強型智能設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議后實現(xiàn)對低配開關(guān)的遠程控制。

此類方式在完成設(shè)備初裝的聯(lián)調(diào)時性能良好，能達到100%準確率，但是隨著設(shè)備使用年限增加，遠程控制的準確率無法達到100%，由于一個PLC控制器控制了多把開關(guān)，如單把開關(guān)遠程控制失靈無法單獨維修及更換，影響面較大，同時PLC更換需重新編寫相關(guān)程式，故對后期維護相當不便。

3 加裝智能電表實現(xiàn)對非智能設(shè)備DO控制

此方式首先對非智能的低配開關(guān)加裝智能電表，由智能電表進行低配開關(guān)的遠程控制功能，使得非智能的低配開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愔悄茉O(shè)備。之后與加裝PLC方式相同，通過UPC＋轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議后實現(xiàn)對低配開關(guān)的遠程控制。

如今，自2006年起新建局站低配開關(guān)都加裝了智能電表，使用至今遠程控制的準確率達到100%。由于智能電表與低配開關(guān)是1對1關(guān)系，出現(xiàn)故障只需更換同型號設(shè)備替換即可。幾種接入方式對比見表1。

表1 低配監(jiān)控多種接入方式對比

4 三種接入方式替換可行性分析

4.1 用傳統(tǒng)干接點方式替代

傳統(tǒng)干接點方式無需外接電源、無需預(yù)留屏上空間，只需將采集器控制電路連接至低配開關(guān)輔助觸點上即可實現(xiàn)對現(xiàn)場低配開關(guān)的遠程控制，因此使用基于傳統(tǒng)干接點方式可替代另兩種方式。

4.2 用加裝PLC控制器方式替代

加裝PLC控制器方式無需預(yù)留屏上空間，但需額外提供UPS電源供其工作使用，故加裝PLC控制器方式可用作替換加裝智能電表方式，而不能用于替代傳統(tǒng)干接點方式。

4.3 加裝智能電表方式替代

加裝智能電表方式需在屏上預(yù)留空間，并且需要提供額外的UPS電源供其工作使用，故加裝智能電表方式無法替代其余兩種方式，見表2。

表2 3種監(jiān)控方式相互替換可行性表

5 現(xiàn)網(wǎng)情況低壓配電監(jiān)控性能分析與改善

5.1 非智能監(jiān)控接入（非智能低配設(shè)備）

非智能接入方式是對應(yīng)于傳統(tǒng)高低配系統(tǒng)，采用DI／DO／電壓電流傳感器，通過對交流一次、二次線路采樣、改接，實現(xiàn)三遙功能，對于早期的傳統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測，為首選方式。

設(shè)備介紹及接入原理如例：

根據(jù)某通信大樓目前使用情況，優(yōu)缺點比較：

（1）布線量大，改動二次線路，需停電進行，接入費用相對較高，接入后穩(wěn)定性、直觀性較強，維護簡單；

（2）DI界面（見圖3）絕大部分帶電長期使用，有效壽命在5年左右，更換時需停電或做有效保護，如干接點輸出更安全可靠；

（3）DO界面為二次驅(qū)動模塊（見圖4），主器件為繼電器，實際使用次數(shù)低，不易損壞，性能指標良好，投入至今零消耗；

圖3 DI界面

圖4 DO界面

圖5 電壓電流傳感器

（4）電壓電流傳感器（見圖5，圖6）更換需做保護或停電進行，目前實際使用情況良好，低配系統(tǒng)中未見損壞情況。

使用效果評估：

2002年開局建設(shè)以來，某通信大樓作為最大的傳統(tǒng)低配監(jiān)控接入系統(tǒng)，投入使用以來，各項指標達到預(yù)期效果，系統(tǒng)遠程操作穩(wěn)定可靠，響應(yīng)良好。

圖6 電壓電流傳感器

5.2 智能監(jiān)控接入

隨著智能化設(shè)備的普及應(yīng)用，作為動力核心的交流低壓配電設(shè)備，逐步實現(xiàn)智能化，直至三遙一體化。結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實際情況，智能接入也分2類：

5.2.1 智能電表／PLC（編程類）

以某通信低配系統(tǒng)D1、D2列為例，該低配系統(tǒng)采用IQ200的電表（模擬量）和施耐德的PLC（開關(guān)量、控制量）來實現(xiàn)智能化接入；另長壽大樓采用施耐德電表與西門子的PLC，該類型接入模擬量部分接入無異議，PLC則需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行后臺編程，對于監(jiān)控接入主觀來所沒有任何問題，但是一旦發(fā)生個別數(shù)據(jù)異?；蛟O(shè)備損壞，故障判斷不直觀，設(shè)備更換需要聯(lián)系第三方進行數(shù)據(jù)配置，比較繁瑣，維護難度大。

設(shè)備接入原理如圖7。

圖7 低配監(jiān)控連接

根據(jù)各大樓施工調(diào)試使用情況，優(yōu)缺點比較：

（1）市場趨勢，實現(xiàn)智能化，施工接入簡單實用；

（2）IQ200電表數(shù)據(jù)基本滿足要求，性能可靠，唯一問題在于設(shè)備已停產(chǎn)，備件供應(yīng)有問題；

（3）PLC接入由于本身需要數(shù)據(jù)編程，無論從接入或維修更換，涉及流程復(fù)雜，遙信狀態(tài)通過燈號尚可判斷變化，但點位數(shù)據(jù)需要借助接線圖紙進行點文件配置，遙控無法直觀測試，對故障排查帶來難度。

使用效果評估：

某通信局系統(tǒng)投入使用以來，數(shù)據(jù)指標基本穩(wěn)定，并通過前期多次驗證，但其間幾次聯(lián)合演練測試對遠程遙控時，由于告警量數(shù)量多，發(fā)生單控失效（2006年演練后進行模擬攔碼測試，系統(tǒng)下發(fā)控制命令有效率100%，故判斷由于聯(lián)合演練數(shù)據(jù)告警量大，對智能設(shè)備下發(fā)控制指令有影響）。

5.2.2 智能電表、模塊（固件類）

其他后續(xù)開局低配系統(tǒng)均采用固件類智能電表、模塊實現(xiàn)智能三遙一體化接入，系統(tǒng)頭柜采用ABB低壓開關(guān)智能后臺接入，聯(lián)絡(luò)及分路等開關(guān)采用AEC＼QP標準化電表實行遙測、遙信、遙控，上述智能設(shè)備由于采用標準化固件，相當于純硬件設(shè)備。對于標準化硬件而言，從故障更換而言，優(yōu)勢明顯，其中AEC＼QP電表液晶顯示對AI／DI狀態(tài)顯示清晰，DO變化也可從后臺參數(shù)量里調(diào)取，基于此對于數(shù)據(jù)的排查、故障的定性更直觀明了，穩(wěn)定性更高。

圖8 低配監(jiān)控連接

根據(jù)各大樓施工調(diào)試使用情況，優(yōu)缺點比較：

（1）廠家維護、更換更簡便，施工接入簡單實用，監(jiān)控測試更直觀。

（2）標準智能電表純硬件化，性能可靠。

使用效果評估：

目前各大樓低配運行使用穩(wěn)定，聯(lián)測測試未見異常。

綜合評定與改善：

由于低壓配電系統(tǒng)隸屬于動力設(shè)備核心供電保障體系，其供電設(shè)備的可靠性不言而喻，故在實際監(jiān)控接入情況下，除正常倒電操作、維護保養(yǎng)、安全演練外，個別監(jiān)控點無法定期有效的進行可靠性核對，介于安裝時間上各類低配系統(tǒng)的特性，為保證日后無人化值守，監(jiān)控有效覆蓋，綜合實際狀況，建議如下：

（1）對采用施耐德PLC的低配系統(tǒng)中，由于施耐德PLC編程的特殊性及前期出現(xiàn)的問題，對市電進線柜、市電油機轉(zhuǎn)換柜、聯(lián)絡(luò)柜采用傳統(tǒng)DO、DI界面接入，作為備用監(jiān)測、控制部分，做系統(tǒng)保障，提升控制有效性大于100%。

（2）對新建局點低配系統(tǒng)市電進線柜、聯(lián)絡(luò)柜擬采用傳統(tǒng)DO、DI界面接入作為備用監(jiān)測方式，提升控制有效性達到200%。會議綜合考量，列入上海移動接入監(jiān)控規(guī)范要求。

6 低配遙控性能測試

6.1 傳統(tǒng)干接點方式

傳統(tǒng)干接點方式針對的低配設(shè)備為傳統(tǒng)非智能低配系統(tǒng)，實現(xiàn)此類設(shè)備DO點控制是通過中達DO模塊繼電器控制，此類設(shè)備DO點性能測試方式為：

（1）拔除DO模塊上的繼電器電源跳線使繼電器不動作；

（2）SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令；（3）現(xiàn)場觀察DO模塊信號燈。

6.2 PLC控制方式

PLC控制方式主要用于初期智能低配系統(tǒng)，實現(xiàn)此類設(shè)備DO點控制是通過PLC向低配開關(guān)輔助觸點發(fā)送控制信號實現(xiàn)，此類設(shè)備DO點性能測試方式為：

（1）拔除PLC至低配開關(guān)控制線；

（2）SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令；

（3）現(xiàn)場觀察PLC對應(yīng)信號燈。

6.3 智能電表控制方式

智能電表控制方式主要用于目前智能低配系統(tǒng)，實現(xiàn)此類設(shè)備DO點控制是通過智能電表向低配開關(guān)輔助觸點發(fā)送控制信號實現(xiàn)，此類設(shè)備DO點性能測試方式為：

（1）拔除智能電表至低配開關(guān)控制線；

（2）SWARE監(jiān)控平臺修改該DO點狀態(tài)由脈沖至保持；

（3）SWARE監(jiān)控平臺發(fā)布控制命令；

（4）現(xiàn)場觀察智能電表對控制狀態(tài)。

以上方式可檢測如下性能：

（1）DO模塊標簽準確性；

（2）監(jiān)控系統(tǒng)DO點控制延時；

（3）SWARE系統(tǒng)對DO模塊、PLC及智能電表可控性；

（4）DO模塊、PLC及智能電表工作狀態(tài)。