基于电力软件FcPower的低压配电系统方案

智能电网基于力控电力软件FcPower的低压配电系统，通过计算机技术、通讯技术、电子技术和控制技术对配电网及其设备进行监测、控制和管理的综合系统，主要实现变电站自动化、馈线自动化、用电自动化，实现配电系统综合自动化。

一、概述

我国配电网自动化的建设发展比较缓慢，建设资金短缺，设备技术性能落后，事故频繁发生，影响了生活和经济的发展。随着电业的发展和电力市场的建立，配电网自动化的薄弱环节显得越来越突出，形成电力需求与电网设施不协调的局面。电网末端的用电主要表现在网络混乱、装备陈旧、自动化水平低、维护工作量大、供电可靠性低等方面。这种情况严重制约了电网末端的楼宇居民用电和大中型企业的进步和发展。

二、系统设计

随着计算机、通信技术、电子技术为代表的3C技术、现场总线技术和电力工业自动化的飞速发展，为配电自动化的实现奠定了基础。该系统是通过计算机技术、通讯技术、电子技术和控制技术对配电网及其设备进行监测、控制和管理的综合系统，主要实现变电站自动化、馈线自动化、用电自动化，以满足中低压配电自动化的需求，促进电力工业自动化的发展。

1、总体体系结构

该自动化系统总体上采用分层分布式体系结构，按照纵向分为远程管理层、设备控制层和现场设备层三大部分，如图1所示。

图1 总体体系结构图

管理层是由四台计算机和一台打印机组成。其中两台计算机作为数据服务器，并且互为冗余架构，正常情况下主站工作从站实时监测主站状态，当主站出现故障时，从站可以迅速切换保证整个系统更符合电力行业对数据稳定性的要求。

力控FcPower系列软件实现对配电设备的“遥控、遥调、遥信、遥测”四遥功能，具有友好的人机界面，操作简单快速，配置直观简便。在上位机上不仅可以看到所有的电参数(三相电压、电流、功率、电能等)、线路运行参数、开关(分合闸)状态;而且可以通过上位机对各种配电设备进行控制操作，例如：智能断路器的分合闸操作、整定参数的设定修改、电动机的起停、正反转以及速度的设定修改，操作简单快速。各种故障报警、趋势曲线、数据报表，操作记录能在屏幕上清楚的显示，减轻了工作人员的工作强度;同时对电能质量和设备故障及时检测、分析，使值班人员能在事故初始阶段及时处理，减少电网事故造成的损失，是现代配电自动化的最佳选择。

考虑到系统安全性，特别单独设立一台WEB服务器，用于远程客户浏览。客户可以通过Internet网络直接输入WEB服务器IP地址即可随时浏览到现场实时画面、报表数据、趋势曲线等。同时单独设立WEB服务器也避免了网络病毒及黑客对数据服务器的直接攻击，WEB服务器可加装防火墙，并且力控FcPower系列软件具备用户授权机制，只有具备权限的用户才可以登录到服务器。

考虑到电力行业的特殊性，单独配备一台事件报警服务器，主要用于记录系统运行日志以及系统报警记录，可以实时聚合来自分布式系统的信息，为系统维护人员提供全面准确的系统实时运行信息，并且支持实时打印输出。

3、设备控制层

设备控制层主控制器选用西门子S7-400H，并且采用硬件冗余架构，这样设计更能符合电力现场对稳定性的要求。S7-400H是一个容错(冗余)的PLC，它可以明显地减少停机生产的危险。它的容错结构使S7-400H是一个适用于那些需要尽可能减少或避免MTTR以及故障停机的应用场合的理想的控制器。例如发电或输、配电、化学工业、采矿、运输等。

容错性是通过二个并行的中央控制器实现的。它们的CPU通过光缆连接并通过冗余的PROFIBUS DP线路对冗余的I/O进行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外，I/O自身可以冗余。当发生错误或故障时进行无扰动的切换，即未受影响的热备控制器将在中断点继续执行控制而不丢失任何信息。

4、现场设备层

现场设备层主要由智能电能表、电度表、通信模块和通信线组成。根据现场需求所有现场设备均可通过以太网方式将数据送到设备控制层的西门子S7-400H。包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数等四遥数据。

5、工业以太网

整个系统的通信方式采用工业以太网方式，工业以太网是为工业应用而专门设计，是一种遵循IEEE802.3国际标准的开放式、多供应商、高性能的区域和单元级网络。西门子工业以太网按照通信速度分为工业以太网和快速工业以太网两类，通信速度分别为10Mbit/s和100Mbit/s.利用工业以太网，SIMATIC NET提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。

力控FcPower系列软件为我们提供实现了实现这一功能的条件，在此软件平台上组建西门子S7-400设备，在设备控制层上对每台设备进行了地址编排，可以很清楚的知道设备的物理地址，方便故障查询、线路维修。