电网安全稳定运行的小水电安全监控系统及其监控方法

摘要

一种电网安全稳定运行的小水电安全监控系统，包括监控单元及数据传输控制单元，其特征在于：监控单元与数据传输控制单元之间通过互联网双向数据通信连接，数据传输控制单元连接在小水电站输出端与电网接入端之间，数据传输控制单元将采集小水电站接入电网的运行信号，监控单元根据采集到的信号向数据传输控制单元发出相应的遥控指令，对数据传输控制单元进行远程控制。本发明它可以实时检测小水电站运行数据，了解小水电站运行状况，实现了对小水电的监控，监控方便，提高了供电管理效率，采用无线通信方式进行数据通信，既实现了远程控制，又降低了架设光缆或者通信电缆所带来的成本，适用于数量多、容量小、布局分散的小水电站的监控。

说明书

技术领域

本发明涉及一种监控系统，特别是一种小水电安全监控系统及其监控方法。 

背景技术

我国小水电资源十分丰富，可开发量达8700万kW，主要分布在我国西南部的偏远农村与山区。这些地区地形复杂、人烟稀少、负荷分散且需求量低。由于地理环境和技术条件的限制，在大力开发利用小水电提供的清洁电能的同时，必须应对围绕小水电安全监控的如下难题，以保证电网的安全稳定运行： 

1）在厂网分开的大背景下，电网对小水电机组的运行工况监控难以在水电站内实现，因此，面对当前数量众多、容量小、位置偏远、布局分散及环境恶劣的小水电，它们的运行工况要么疏于监控，要么仅通过就近接入变电站的量测数据进行估算，推测小水电的运行状况，在缺乏全面、准确的运行数据的情况下，电网很难实现对小水电的安全调度和有序监管，这也是私人小水电接入线路的电压幅值严重越限却又难以根除的主要原因。

2）追求利益且缺乏监控的小水电站给电网的安全稳定运行带来巨大隐患，当前，绝大部分的小水电只能经低电压等级的配电网远距离馈送电能，由于电压等级低且线路阻抗大，配电线路的远距离功率传输能力极为有限，且网损偏高，从而经常导致这些与电网弱连接的小水电机组在丰水期“有电发不出、运不出”的尴尬局面，更为严重的是，在厂网分开的背景下，为了追求发电收益的最大化，缺乏监控的小水电站肆意提高水电机组的机端电压来增大水电出力，严重危及小水电接入配电网的安全稳定运行。 

发明内容

本发明的目的就是提供一种电网安全稳定运行的小水电安全监控系统及其监控方法，它可以实时检测小水电站运行数据，实现对小水电站的监控，提高供电管理效率。 

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有监控单元及数据传输控制单元，其特征在于：监控单元与数据传输控制单元之间通过互联网双向数据通信连接，数据传输控制单元连接在小水电站输出端与电网接入端之间，数据传输控制单元将采集小水电站接入电网的运行信号，将采集的信号通过互联网传递至监控单元，监控单元根据采集到的数据进行实时监控，监控单元根据采集到的信号向数据传输控制单元发出相应的遥控指令，对数据传输控制单元进行远程控制。 

将本发明中监控单元通过网线接入互联网，数据传输控制单元通过无线通信方式（GPRS）接入互联网，使用时，数据传输控制单元实时采集水电站并网接入点的电压、电流和功率信号，并通过无线通信方式（GPRS）将采集的信号传输至监控单元，由监控单元对小水电的运行情况进行监控，监控单元能够可靠判别线路过压、过流、单相接地故障和相间短路故障，如发生故障，由监控单元向数据传输控制单元发出指令进行远程控制，小水电站与电网之间的线路断开。 

本发明是通过以下方法进行监控： 

1）、将电脑接入互联网，将每个小水电站输出端与电网接入的端断路器控制器通过GPRS无线网络形式接入互联网，使电脑内的监控软件为服务端，断路器控制器为客户端，将每个断路器控制器设定 IP地址；

2）、打开电脑内的监控软件，并在监控软件中设定电流、电压及功率最大超限值；

3）、断路器控制器首先初始化，包括设备自检，建立与中心监控软件的无线信道；

4）、各个断路器控制器分别采集每个小水电站接入电网的信号，断路器控制器将采集的信号实时传输至监控软件；

5）、监控软件将接收到的信号进行判断，若判断出接收的信号为正常信号时，小水电站接入电网正常运行，若判断出接收的信号为故障信号时，监控软件将按IP地址向断路器控制器发出的跳闸指令，断路器控制器接收到监控软件发来的跳闸指令，立即控制户外分界断路器跳闸，使小水电站输出端与电网接入端断开连接。

断路器控制器采集的信号包括电流信号、电压信号、功率信号、单相接地故障信号及相间短路信号。 

由于采用了上述技术方案，本发明具有监控方便及数据存储的优点，它可以实时检测小水电站运行数据，了解小水电站运行状况，实现了对小水电的监控，提高了供电管理效率，采用无线通信方式进行数据通信，既实现了远程控制，又降低了架设光缆或者通信电缆所带来的成本，适用于数量多、容量小、布局分散的小水电站的监控。 

附图说明

本发明的附图说明如下。 

图1是本发明的结构示意图。 

图2是本发明的使用状态参考图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 

如图1、2所示，本发明包括监控单元1及数据传输控制单元2，其特征在于：监控单元1与数据传输控制单元2之间通过互联网双向数据通信连接，数据传输控制单元2连接在小水电站输出端与电网接入端之间，数据传输控制单元2将采集小水电站接入电网的运行信号，将采集的信号通过互联网传递至监控单元1，监控单元1根据采集到的数据进行实时监控，监控单元根据采集到的信号向数据传输控制单元发出相应的遥控指令，对数据传输控制单元进行远程控制。

如图1所示，将本发明中监控单元通过网线接入互联网5，数据传输控制单元通过无线通信方式（GPRS）接入互联网，使用时，数据传输控制单元实时采集水电站并网接入点的电压、电流和功率信号，并通过无线通信方式（GPRS）将采集的信号传输至监控单元，由监控单元对小水电的运行情况进行监控，监控单元能够可靠判别线路过压、过流、单相接地故障和相间短路故障，如发生故障，由监控单元向数据传输控制单元发出指令进行远程控制，小水电站6与电网7之间的线路断开。 

如图2所示，数据传输控制单元为多组，每组由户外分界断路器3及断路器控制器4构成，在每个小水电站6输出端与电网7接入端之间连接一组数据传输控制单元，其中，户外分界断路器3的电源进线端连接在小水电站的电源输出端，户外分界断路器3的电源出线端 连接在电网的接入端，断路器控制器4通过数据电缆线与户外分界断路器3的控制接线端连接，断路器控制器内设置有无线网络通信模块，断路器控制器通过无线网络通信模块接入互联网与监控单元实现双向数据通信连接。 

户外分界断路器3及断路器控制器4为市售产品，户外分界断路器3的型号可以为ZW22-12或是ZW32-12，断路器控制器4的型号可以为BR001-2。上述连接形式可实现数量多、容量小、布局分散的小水电站的监控，使用时，将各个断路器控制器分别设置IP地址，断路器控制器4采集到户外分界断路器3上信号后，将信号通过无线网络通信模块上传至互联网5，监控单元1通过互联网将断路器控制器4采集的信号接收，由监控单元对小水电站6的运行情况进行监控，监控单元能够可靠判别线路过压、过流、单相接地故障和相间短路故障，如接收的信号为故障信号，由监控单元将按IP地址通过互联网向断路器控制器4发出指令，断路器控制器4控制户外分界断路器3将小水电站与电网之间的线路断开。断路器控制器4并将故障及断路器跳闸事件传送给监控软件。 

为了便于显示运行数据、存贮数据及操作，监控单元1为电脑，电脑内安装有监控软件。 

本发明采用如下方法进行监控： 

1）、将电脑接入互联网，将每个小水电站输出端与电网接入的端断路器控制器通过GPRS无线网络形式接入互联网，使电脑内的监控软件为服务端，断路器控制器为客户端，将每个断路器控制器设定 IP地址；

2）、打开电脑内的监控软件，并在监控软件中设定电流、电压及功率最大超限值；

3）、断路器控制器首先初始化，包括设备自检，建立与中心监控软件的无线信道；

4）、各个断路器控制器分别采集每个小水电站接入电网的信号，断路器控制器将采集的信号实时传输至监控软件；

5）、监控软件将接收到的信号进行判断，若判断出接收的信号为正常信号时，小水电站接入电网正常运行，若判断出接收的信号为故障信号时，监控软件将按IP地址向断路器控制器发出的跳闸指令，断路器控制器接收到监控软件发来的跳闸指令，立即控制户外分界断路器跳闸，使小水电站输出端与电网接入端断开连接。

断路器控制器采集的信号包括电流信号、电压信号、功率信号、单相接地故障信号及相间短路信号。 

当监控软件将接收到电流信号、电压信号或功率信号大于设定的电流、电压或功率的最大超限值时，监控软件作超限故障报警并向断路器控制器发出的跳闸指令，故障及断路器跳闸事件传送给监控软件，监控软件把事件进行存贮。