基于互联网的高低压开关柜远程控制系统技术领域
本发明涉及一种基于互联网的高低压开关柜远程控制系统。
背景技术
目前，以热工自动化为龙头的发电厂分散控制系统(DCS)已得到了广泛的应用，但
大都侧重于汽机和锅炉，对电气系统考虑较少，机炉与电气之间的控制及自动化水平不协
调。传统发电厂电气自动化系统采用物理硬接线和变送器、I/O卡件等大量硬件设备采集电
气信息、控制电气设备，电气系统的测量、保护动作、整定、事故追忆等信息在DCS上无法充
分反应，也就无法在DCS上实现电气专业的分析和管理等功能。
在发电厂厂用电系统中，每个开关柜均需装设测量仪表及保护装置，以满足运行
人员和电气检修人员对设备的监测和维护要求。传统的做法是通过控制电缆将各种信息送
至DCS，由于受DCS以及电缆投资的限制，只是将部分重要的信息送至DCS，而大量的信息仍
需运行，需检修人员到现场查看，工作量相当大。
可以说，目前电气系统进入DCS的水平，只是将以前的控制屏放进DCS的显示器而
已，仅仅能满足日常运行操作和监视的需要，电气系统的监控与管理还是停留在以前的水
平。
目前电气就地安装的二次设备绝大部分已实现智能化，而其强大的通讯管理功能
未得到充分利用。因而，如何充分利用已有的保护测控设备，结合先进、可靠的通讯网络技
术，取消原有硬接线、变送器等传统设备，使电厂全面信息化、数字化，是亟需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种基于互联网的高低压开关柜远程控制
系统，其设计了上位机系统监控层和通信管理层，从而实现了对柜体内部的现场保护测控
单元层的远程自动监控。
本发明提供的技术方案为：
一种基于互联网的高低压开关柜远程控制系统，包括：
柜体；
上位机系统监控层，其包括监控服务器和监控主机，所述监控主机用于查询所述
监控服务器内的现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；
通讯管理层；
现场保护测控单元层，其包括设置于所述柜体内的多个测量装置、保护装置以及
控制装置，所述测量装置用于生成现场测量数据；
其中，所述现场保护测控单元层通过所述通信管理层与所述上位机系统监控层通
信连接，向所述监控服务器中上传所述现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述
控制装置的运行数据；
移动终端，其通过无线网络连接至所述监控主机，经由所述监控主机查看所述监
控服务器内的的现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；
云端服务器，其通过无线网络连接至所述移动终端，所述移动终端将现场测量数
据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据上传至所述云端服务器。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述监控主机向
所述监控服务器输入控制指令，所述监控服务器通过所述通信管理层向所述保护装置、所
述控制装置和所述测量装置传递所述控制指令。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述现场保护层
测控单元包括分布在所述柜体中的多个设备，多个设备分成多个组，每个组连接至一个中
间控制器，所述中间控制器连接至所述通信管理层。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述通信管理层
通过有线网络与所述上位机系统监控层通信连接。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述监控主机为
计算机。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述现场保护测
控单元层包括发电机负载保护装置、主变压器保护装置、自动准同期装置、微机励磁调节装
置、微机厂用电综合保护测控装置、微机厂用电快速切换装置、微机备用电源自投装置、微
机厂用分支保护装置、微机同期合闸装置、智能脱扣器以及微机备自投装置。
本发明所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统设计了上位机系统监控
层和通信管理层，从而实现了对柜体内部的现场保护测控单元层的远程自动监控。
附图说明
图1为本发明所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文
字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供一种基于互联网的高低压开关柜远程控制系统，包括：柜
体；上位机系统监控层，其包括监控服务器和监控主机，所述监控主机用于查询所述监控服
务器内的现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；通讯管
理层；现场保护测控单元层，其包括设置于所述柜体内的多个测量装置、保护装置以及控制
装置，所述测量装置用于生成现场测量数据；其中，所述现场保护测控单元层通过所述通信
管理层与所述上位机系统监控层通信连接，向所述监控服务器中上传所述现场测量数据、
所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；移动终端，其通过无线网络连接
至所述监控主机，经由所述监控主机查看所述监控服务器内的的现场测量数据、所述保护
装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；云端服务器，其通过无线网络连接至所述
移动终端，所述移动终端将现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的
运行数据上传至所述云端服务器。
现场保护测控单元层所产生的各种数据都将通过通讯管理层上传到上位机系统
监控层中，由监控服务器进行存储，工作人员则通过监控主机查询跟进到各种数据的实时
变化，及时了解到在柜体内是否有故障发生，而无需再到现场查看柜体内部的情况。工作人
员还可以通过移动终端连接到监控主机上，来查看各种数据。这种设计非常实用。比如当工
作人员到达设备现场，对设备进行维修时，工作人员可以直接使用移动终端了解到设备的
实际情况，而不需要再重新使用其他装置连接现场保护测控单元层。
当移动终端与监控主机通信时，移动终端可以通过无线网络向云端服务器中上传
各项数据，从而对各项数据进行备份，也可以使位于其他地点的工作人员实时地了解到各
项数据，并给予意见。
通讯管理层包括主控单元，用于将现场保护测控单元层不同通讯接口和规约的设
备连接在一起，经统一的通讯接口传送至系统监控层，完成各种数据和指令的上传下发。主
控单元可以同时支持多种类型的通讯口，包括以太网、串行通信口、可扩充的其他现场总线
接口等，同时支持MODBUS、标准网络协议(TCP/IP)等。
现场保护测控单元层所产生的各种数据都将通过通讯管理层上传到上位机系统
监控层中，由服务器进行存储，工作人员则通过监控主机查询跟进到各种数据的实时变化，
及时了解到在柜体内是否有故障发生，而无需再到现场查看柜体内部的情况。
现场保护测控单元层包括发电厂原有的各种测量装置、保护装置、通信装置以及
控制装置；具体有：发电机负载保护装置、主变压器保护装置、自动准同期装置、微机励磁调
节装置、微机厂用电综合保护测控装置、微机厂用电快速切换装置、微机备用电源自投装
置、微机厂用分支保护装置、微机同期合闸装置、智能脱扣器以及微机备自投装置等等就地
设备。
鉴于现场保护测控单元层的设备数量众多，为了保证系统的实时性和可靠性，将
这些设备分为若干组，再通过现场总线分别组网至对应的通讯主控单元，通讯主控单元通
过100M以太网和上位机系统监控层进行通讯。
通讯接口可以是串行接口(RS232/422/485)，也可以是以太网。只有与热工生产流
程密切相关的数据由这些通讯主控单元完成。由于每个通道的数据较少，没有中间间隔，因
此实时性、可靠性很高，可以取消全部硬接线。
对于进线、低压变压器、厂用电源馈线等与生产流程关联不大的保护测控设备以
及发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等设备的数据和命令，
由于对实时性要求不高，考虑成本，则可通过以太网桥进行数据交换。
系统通过通讯方式可以与DCS相连也可独立运行，既可减少原来大量的硬接线，又
能在DCS实现上述的控制功能，该系统还可通过接口交换机与SIS、MIS等进行通信联系，以
达到信息共享的目的。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述监控主机向
所述监控服务器输入控制指令，所述监控服务器通过所述通信管理层向所述保护装置、所
述控制装置和所述测量装置传递所述控制指令。工作人员可以通过监控主机向监控服务器
内输入控制指令，控制相应的保护装置进行保护动作，或者控制测量装置重新测量，或使控
制装置对受控设备进行控制。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述现场保护层
测控单元包括分布在所述柜体中的多个设备，多个设备分成多个组，每个组连接至一个中
间控制器，所述中间控制器连接至所述通信管理层。为了集中化管理，提高管理效率，还可
以先将多个设备分组，每组向一个中间控制器连接，工作人员还可以通过中间控制器对该
组内的各设备进行控制。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述通信管理层
通过有线网络与所述上位机系统监控层通信连接。
优选的是，所述的基于互联网的高低压开关柜远程控制系统中，所述监控主机为
计算机。
实施例一
本实施例对现有的高低压开关柜进行改造，该现有的高低压开关柜设置在一个电
厂内。经过改造后，该高低压开关柜包括柜体；上位机系统监控层，其包括监控服务器和监
控主机，所述监控主机用于查询所述监控服务器内的现场测量数据、所述保护装置的运行
数据以及所述控制装置的运行数据；通讯管理层；现场保护测控单元层，其包括设置于所述
柜体内的多个测量装置、保护装置以及控制装置，所述测量装置用于生成现场测量数据；其
中，所述现场保护测控单元层通过所述通信管理层与所述上位机系统监控层通信连接，向
所述监控服务器中上传所述现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的
运行数据；移动终端，其通过无线网络连接至所述监控主机，经由所述监控主机查看所述监
控服务器内的现场测量数据、所述保护装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据；云
端服务器，其通过无线网络连接至所述移动终端，所述移动终端将现场测量数据、所述保护
装置的运行数据以及所述控制装置的运行数据上传至所述云端服务器。
并且，所述监控主机向所述监控服务器输入控制指令，所述监控服务器通过所述
通信管理层向所述保护装置、所述控制装置和所述测量装置传递所述控制指令。所述现场
保护层测控单元包括分布在所述柜体中的多个设备，多个设备分成多个组，每个组连接至
一个中间控制器，所述中间控制器连接至所述通信管理层。所述通信管理层通过有线网络
与所述上位机系统监控层通信连接。所述监控主机为计算机。所述现场保护测控单元层包
括发电机负载保护装置、主变压器保护装置、自动准同期装置、微机励磁调节装置、微机厂
用电综合保护测控装置、微机厂用电快速切换装置、微机备用电源自投装置、微机厂用分支
保护装置、微机同期合闸装置、智能脱扣器以及微机备自投装置。
本实施例实现了对柜体内部的现场保护测控单元层的远程自动监控，成功地排除
了高低压开关柜的故障，将高低压开关柜的故障率降低了5％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列
运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。