中牟新城水厂变配电监控系统，采用许继高压综保和安科瑞电能表采集现场设备的各种电力参数，系统通讯网络为现场组网方式，然后通过现场总线集中到串口服务器，再由串口服务器将采集的数据上传至监控系统。而且监控系统通过opc通讯和数据库共享，将数据共享到水厂调度中心及智慧水务平台，更好的实现大数据分析功能。
中牟新城水厂占地面积约77.4亩，设计日供水规模7.5万立方米，主要建设内容包括新建6000 立方米清水池2座，100.48 立方米配水井1座，絮凝沉淀池2座，反冲洗滤池1座，加氯、加药间350平方米，送水泵378平方米，排水池1座、排泥池1座、污泥浓缩池2座，污泥平衡池1座，污泥脱水间180 平方米，其他生产、生活辅助设施2980平方米，并配套相关的水处理设备；水厂采用南水北调水源为本原水，水处理采用深度处理工艺，出厂水水质可达到直饮水标准。
厂内共设有一座高压变电所，三座低压配电所。本系统对各低压配电所的现场仪表进行二次组网，通过工业现场总线技术应用，将现场分散设备仪表有机的整合，实现设备的远程监控和数据的集中管理，提高了整个工厂变配电系统的运行和维护水平。
1、系统结构描述
监控系统采用分布式网络结构，分为现场设备层、网络通讯层、站控管理层、工厂级应用层，如图1所示。
图1 系统网络拓扑图
1.1 现场设备层主要设备：
高压间仪表为许继微机保护测控装置PMF720Y和PMF720L，适用于3kV～10kV 电压等级小接地电流系统或小电阻接地系统中的厂用变、所用变、接地变的保护及测控,可以直接安装在高压开关柜上，也可以组屏安装。带有TCP和RS-485通讯端口，所支持协议为IEC103 TCP及IEC103串口协议；
各低压配电柜仪表为安科瑞多功能网络电力仪表ACR120EL和 ACR10EL，ACR网络多功能电力仪表是针对电力系统、公用设施的电力监控需求而设计的一种智能表，它集成全部电力参数（如单相或三相电流、电压、公里、频率、功率因数）以及全面的电能计量。带有RS-485通讯端口，所支持的协议为MODBUS RTU协议，以满足通讯联网需求。1.2 网络通讯层
高压间电力仪表比较集中，通过站控计算机串口连接五台许继微机保护装置，采用IEC103协议读取解析仪表内电流、电压等数据。
对于分布于送水泵房低压间、反冲洗泵房低压间、脱水机房低压间的安科瑞电力仪表，由于现场仪表数量多，分布比较分散，故这三个车间放置三台MOXA串口服务器。
串口服务器具有串口转以太网功能，能够将RS-232或RS-485串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232或RS-485串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备具备TCP/IP网络接口功能，能够连接至网络进行数据通信。如下图所示现场设备网络。
图2 现场设备网络图
1.3 站控管理层
主要设备为高性能工业控制计算机、显示器、专用网络机柜等设备，监控系统安装在工控机上，集中采集显示现场设备运行情况，用户可清晰明了的查看掌握现场运行情况及各种生产数据，为生产运营提供强有力保障。
2、系统主要功能
站控管理系统采用杰控FameView组态软件，软件是基于Windows操作系统的高性能组态监控软件,单机支持2000通讯设备及50万监控变量,实际最大应用18万变量规模,提供设备通讯、运行数据库、画面、报警、历史数据等基本功能,还提供VBScript脚本、数据库连接、配方、报表、网络服务、串口服务、Web服务、远程连接、ADSL服务、短信服务等增强功能。
系统采集现场各智能仪表的数据，在系统内进行解析处理，然后通过工艺流程图、数据一览表及曲线图等进行展示，以供值班人员查看，更好的把握现场设备的运行情况。
2.1系统安全
系统内可建立1-99个用户，并可以为每个用户分配不同的操作权限和登录密码，满足现场不同操作级别的操作需求。
图3 建立用户
图4 用户管理
2.2数据采集与处理
该系统对设备的通讯优先级采用动态扫描通讯级别，由系统根据设备地址及读取数据长度而自动调整扫描级别，保证数据的快速稳定性。对读取上来的数据，根据通讯协议，进行浮点数计算、高低字节交换、特定公式换算等多种处理方式，保证数据的准确性，并对所有有效数据进行数据存储。
2.3实时数据及配电系统图
展示界面根据变电所的实际情况建立，通过二次系统图及数据列表形式，将配电柜的系统网络图及实时数据形象地展示出来，使用户便捷直观的查看实时数据。
图5 数据展示
2.4历史趋势查询分析
系统采集记录各仪表的电流、电压、电能等数据，用曲线图来显示出来，用户可自由设置存档间隔时间及保存天数。在曲线图界面中，可同时显示多条数据的历史曲线，用不同颜色加以区分，以便用户进行分类对比和综合对比。各数据曲线会根据数据量程对Y轴刻度进行划分，也可手动选择数据范围，更准确的观察数据波动等情况。
图6 数据趋势曲线
2.5历史数据查询
系统将监测与采集的所有数据存档于关系型数据库中，数据存储安全稳定。利用系统内嵌入式查询控件，用户可自定义查询起始时间、查询间隔等，快速查询到指定时间段的各项数据，为生产运营提供参考依据。
图7 历史数据查询
2.6报警查询
可自由设定变量的报警界限值，包含低低报、低报、高报、高高报。当检测数据达到报警值后，就会将当前时间及数据值记录，并在报警栏显示，也可选择弹出提醒窗口或者发出报警蜂鸣。新增报警、未确认报警以不同颜色加以区分，当数据值恢复正常时，报警自动取消。同时每个报警记录系统会自动进行存档，方便日后对历史报警记录查询。
2.7生产日报表功能
数据日报表可对当日的生产数据进行记录汇总。可生成日报表、月报表等格式，用户可自由选择报表的起始时间、查询间隔以及浏览、保存、打印等功能。报表表格灵活多变，可根据实际需要改变格式等内容。
图8 生产日报表
2.8网络扩展功能
对于数据共享扩展，本系统能向外提供标准通讯规约和协议（MODBUS 、OPC、以太网TCP/IP等）及多种通讯接口（串口、以太网），将采集到的数据与其他监控系统进行共享，也可通过数据库数据表共享来提供数据互通。
对于硬件设备扩展，如配电系统扩建、改造等，本系统也有充足的备用通信端口（串口及以太网口），只需增加新的物理链接介质，然后新增数据显示界面及数据库字段即可实现系统扩展。
结束语
供配电系统的自动化和智能化已经是发展趋势，本系统在工业现场的实际运行中，系统运行安全、可靠、稳定，使值班人员更加方便直接地监控现场设备运行情况，免去了频繁到现场记录数据的繁琐工作，能够迅速而准确地获得变电站运行的实时信息，完整地掌握变电站的实时运行状态，降低了设备运行成本，提高了工厂自动化质量。
参考文献
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HG/T 20509《仪表供电设计规定》
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GB 17859-1999《信息系统安全等级保护》及相关信息系统安全的国家标准和规范。
