王晶晶
安科瑞電氣股份有限公司
0 引言
電力監控系統是數字化和信息化時代應運而生的產物，已經被廣泛應用于電網用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫院、電力和石化行業等諸多領域的高、低壓變配電系統中。安科瑞電氣股份有限公司推出的自研Acrel-2000Z電力監控，可以對高壓開關柜、低壓開關柜、應急發電機組等的工作狀態進行監控，通過實時記錄單相/三相電壓、電流，功率、功率因子、電度、頻率和電流開關狀態等各項參數進行實現監測，當參數值超出允許的范圍時便產生預警、報警，并對相關設備進行控制。系統通過對變電站多方位的控制和管理，滿足了變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經濟運行提供堅實的保障。
在該頁巖氣地面集輸工程中，通過在變電站內配置一套Acrel-2000Z電力監控系統來實現對配電回路用電的實時監控和管理。
1 項目概述
該區塊本著“全面開花、多點綻放"的目標，探索解決了頁巖氣勘探開發過程中的關鍵問題，加快了我國頁巖氣勘探開發進程，實現了國內頁巖氣規模效益開發，對社會發展的能源安全起到了積極作用。地面集輸工程作為整個項目中的重要組成部分，對推動我國頁巖氣有序、快速、高效、可控的發展有很大幫助，但由于各鉆井平臺余氣壓力已無法達到自輸送條件，需增建集氣增壓站，所以該工程是為支持增壓站供電而建設，工程線路起于35千伏某線，止于某個35千伏變電站，新建鐵路全長9.9公里，其中新建電纜長度0.6公里，跨越1個高速公路，低壓電力線路15處，新建鐵塔30基，水泥電桿2基。
其中集氣站內的電力監控系統由安科瑞提供，該系統監測范圍為1個高壓10kV配電室，配電室內有11面高壓柜和若干低壓柜，除開關柜外配電室內還有直流屏、電容補償柜、變頻器裝置、充電饋電柜等。
在該項目中，電力監控系統要做到多方位的控制和管理，保證變電站內所有一次設備可以正常運行，具體功能需求如下：
1. 具有實時數據采集、一次接線圖顯示與操作、參數設置、事件報警、曲線管理。
2. 實時顯示配電室內的用電狀態等信息。
3. 故障智能分析、負荷分析、設備檔案和電量統計信息上傳等功能。
4. 提供低壓一次系統圖界面，便于系統維護通訊狀態監視。
5. 報警及操作記錄。報表查詢及打印，用戶權限管理等。
2 系統設計原則
1. 系統的實用性
系統的前端產品和系統軟件均有良好的可學習性和可操作性。特別是操作性，使具備計算機初級操作水平的管理人員，通過簡單的培訓就能掌握系統的操作要領，達到能完成值班任務的操作水平。
2. 系統的安全性
配電網絡的系統配置不同于其它的行業，任何一點的疏忽是巨大的安全隱患，這要求系統中的所有設備及配件在性能安全可靠運轉的同時，還應符合中國或國際有關的安全標準，并可在非理想環境下有效工作，強大的實時監控功能和聯動功能，充分保證使用者環境的安全性。
3. 系統的實時性
電力系統中的電參量時刻都處在變化中，超負荷、不平衡等因素將會對配電設備造成巨大的損害，然而這些因素的產生并不是預期的，所以對系統的實時性要求非常關鍵，系統不僅能夠實現實時性監測，還應對一些必要的事件具有記錄存儲的功能。
4. 系統的穩定性
由于電力監控監測系統是一項長期不間斷運行的系統，肩負著監測配電系統的運行狀況，并具有一定的處理事件的功能，所以系統的穩定性顯得尤為重要。要求系統要有數年以上市場的成功應用經驗，擁有相應的客戶群和客戶服務體系。
5. 系統的易維護性
系統在運行過程中的維護應盡量做到簡單易行。從計算機的配置到系統的配置、前端設備的配置都充分仔細地考慮了系統可靠性，并實施了相應的認證，整個系統的分層管理保證了網絡中一旦出現故障，不會因為某部分設備的維護，而停止所有設備的正常運作。
3 方案配置
系統整體方案采用了“站控管理層——網絡通訊層——現場設備層"的分層分布式設計思想。這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現的標準，在每層都能相對地完成監視控制功能，即可以實現遠方的監視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。
站控管理層包括工控機、打印機等高性能設備，負責將通訊管理層上傳的數據解包，進行集中管理和分析，執行相關操作、以及整個變配電系統的整體監控，在該項目中主要指電力監控屏柜；通訊層結合用戶要求采用交換機和網關組網，可實現監測現場智能儀表、分站與主站之間的數據交互，使監控系統達到集中化、信息化、智能化，達到了無人值守的目的；現場設備層包括微機保護、智能操控等設備，對各類運行參數做好測量與采集,同時將獲取的數據信息傳輸到監控系統，設備可以保持互相獨立完成各自功能。
其中微機保護裝置的配置遵循以下原則：進出線柜配置AM5-F線路保護裝置；PT柜配置AM5-U1 PT監測裝置；電容補償柜配置AM5-C電容器保護裝置。各型號主要實現的保護功能如下：
4 現場安裝
5 軟件功能
1、人機交互界面
系統具有多畫面切換及畫面導航的功能，主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能，主要電參量直接顯示于人機交互接口并實時刷新。
2、用戶管理
本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的分合閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。
3、數據采集處理
系統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態(包括三相電壓、電流、開關位置、設備運行狀態等)，將采集到的數據直接顯示或通過統計計算生成新的直觀數據信息再顯示(總系統功率、負荷最大值、功率因子上下限等)，并對重要的信息量進行數據庫存儲。
4、曲線分析
系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調用相關回路實時曲線接口分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。
5、報表管理
系統具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求自定義報表，可以查詢和打印系統記錄的所有數據值，自動生成電能的時、日、月、年度報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
6、事件記錄和故障報警
系統對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具等信有詳細的記錄功能，包括事件發生的時間位置，當前值班人員事件是否確認息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
6 結語
本文以某區塊頁巖氣地面集輸工程為例，以三層拓撲結構為核心，分析了Acrel-2000電力監控系統在應用中最終實現的功能。電力監控系統方便的監控了配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，便于維護人員明確設備運行狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高工作效率，以較少的投資提高了供配電系統的可靠性、安全性和自動化水平。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06月版
[2] 唐翰，史浩山．分布式電力監控系統中安全問題的研究與實現[J]．電訊技術2004.
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運維解決方案.2021.11月版
