嘉興寶達(dá)物流電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定
摘要：本文介紹了基于Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)多功能儀表，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分散采集集中管理的自動(dòng)化配電系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)變配電設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)、實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡(jiǎn)明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控軟件；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)
0 引言
配電自動(dòng)化，是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，電能質(zhì)量，向用戶提供服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加的電力監(jiān)控管理解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)上述變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、低耗的運(yùn)行。
本文以寶達(dá)物流有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡(jiǎn)單介紹變電站的配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)分析
寶達(dá)物流有限公司位于嘉興市全塘鎮(zhèn)，一期工程擁有一個(gè)1萬(wàn)噸級(jí)散貨泊位和一個(gè)1萬(wàn)噸級(jí)雜貨泊位（兼顧3.5萬(wàn)噸級(jí)），可同時(shí)?？?jī)伤胰f(wàn)噸級(jí)貨輪,11年3月正式投入使用。
本項(xiàng)目共有陸地及碼頭兩個(gè)變電所，其中陸地變電所主要饋出辦公大樓及高桿燈照明。共設(shè)20KV總降站一座、500KVA變壓器一臺(tái)，低壓進(jìn)線柜一面，電容補(bǔ)償柜2面，低壓出線柜2面（共計(jì)14個(gè)饋出回路）；碼頭變電所主要饋出門機(jī)及碼頭照明，共設(shè)20KVA壓降一座、500KVA變壓器一臺(tái)、低壓進(jìn)線柜一面、電容補(bǔ)償柜2面、低壓出線柜6面（共計(jì)18個(gè)饋線回路）。陸地變電所配電詳見表1：
表1：
| 柜號(hào) | 回路名稱 | 儀表型號(hào) | 地址 | 波特率 | CT |
| G01 | 20KV進(jìn)線 | 繼電保護(hù) | 1 | 19200 | COM4 |
| G03 | 壓變避雷器柜 | 繼電保護(hù) | 2 | 19200 | COM4 |
| G04 | 變壓器出線 | 繼電保護(hù) | 3 | 19200 | COM4 |
| G05 | 1#主變柜出線 | 繼電保護(hù) | 4 | 19200 | COM4 |
| G06 | 備用出線 | 繼電保護(hù) | 5 | 19200 | COM4 |
| 1D1 | 陸地380進(jìn)線 | ACR320ELH | 51 | 9600 | COM3 |
| 1D2 | 電容補(bǔ)償 | ACR320ELH | 52 | 9600 | COM3 |
| 1D3 | 綜合樓照明 | ACR220EL | 53 | 9600 | COM3 |
| 綜合樓空調(diào) | ACR220EL | 54 | 9600 | COM3 |
| 西線高桿燈 | ACR220EL | 55 | 9600 | COM3 |
| 備用 | ACR220EL | 56 | 9600 | COM3 |
| 1D4 | 備用 | ACR220EL | 57 | 9600 | COM3 |
| 備用 | ACR220EL | 58 | 9600 | COM3 |
| 備用 | ACR220EL | 59 | 9600 | COM3 |
| 備用 | ACR220EL | 60 | 9600 | COM3 |
| 東線高桿燈 | ACR220EL | 61 | 9600 | COM3 |
| 備用 | ACR220EL | 62 | 9600 | COM3 |
| 中交二航局 | ACR220EL | 63 | 9600 | COM3 |
| 保安辦公室 | ACR220EL | 64 | 9600 | COM3 |
| 配電房電源 | ACR220EL | 65 | 9600 | COM3 |
碼頭變電所配電詳見表2：
表2
| 柜號(hào) | 回路名稱 | 儀表型號(hào) | 地址 | 波特率 | 端口號(hào) |
| G1 | 20KV進(jìn)線 | 繼電保護(hù) | 1 | 19200 | COM5 |
| G3 | 備用出線 | 繼電保護(hù) | 2 | 19200 | COM5 |
| G4 | 備用出線 | 繼電保護(hù) | 3 | 19200 | COM5 |
| G5 | 碼頭變壓器出線 | 繼電保護(hù) | 4 | 19200 | COM5 |
| AL1 | 碼頭380進(jìn)線 | ACR320ELH | 51 | 9600 | COM6 |
| AL4 | 碼頭高壓板照明、變壓器溫控、電力監(jiān)控電源 | ACR220EL | 52 | 9600 | COM6 |
| 碼頭直流屏用電 | ACR220EL | 53 | 9600 | COM6 |
| 碼頭PT智能照明柜 | ACR220EL | 54 | 9600 | COM6 |
| 碼頭變電所照明 | ACR220EL | 55 | 9600 | COM6 |
| 碼頭門衛(wèi)電源 | ACR220EL | 56 | 9600 | COM6 |
| 備用 | ACR220EL | 57 | 9600 | COM6 |
| 備用 | ACR220EL | 58 | 9600 | COM6 |
| 備用 | ACR220EL | 59 | 9600 | COM6 |
| AL5 | 備用 | ACR220EL | 60 | 9600 | COM6 |
| 1#門機(jī) | ACR220EL | 61 | 9600 | COM6 |
| AL6 | 備用 | ACR220EL | 62 | 9600 | COM6 |
| 2#門機(jī) | ACR220EL | 63 | 9600 | COM6 |
| AL7 | 備用 | ACR220EL | 64 | 9600 | COM6 |
| 3#門機(jī) | ACR220EL | 65 | 9600 | COM6 |
| AL8 | 備用 | ACR220EL | 66 | 9600 | COM6 |
| 4#門機(jī) | ACR220EL | 67 | 9600 | COM6 |
| AL9 | 備用 | ACR220EL | 68 | 9600 | COM6 |
| 5#門機(jī) | ACR220EL | 69 | 9600 | COM6 |
2 用戶需求
陸地變電所和碼頭變電所之間相距約600米，且20KV的供配電方式，提高了電壓等級(jí)，對(duì)供配電的安全可靠提出了更高的要求。因此整個(gè)碼頭供配電系統(tǒng)要求設(shè)立一套穩(wěn)定可靠的電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碼頭及辦公大樓智能一體化的管理方式，減少因人工管理不到位所帶來(lái)的安全隱患，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)碼頭各個(gè)用電環(huán)節(jié)的用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
在總降站設(shè)置后臺(tái)，對(duì)總降站及碼頭變電所內(nèi)的主要設(shè)備進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙控；對(duì)低壓配電柜內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遙測(cè)、遙信。
3 設(shè)計(jì)方案
3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
GB2887-2000 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》
DL/T770-2001 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)采設(shè)計(jì)了一套Acrel2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：
圖1
整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理部分包括監(jiān)控管理主機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等；該配電系統(tǒng)分成兩個(gè)部分：碼頭變電所及陸地變電所，電力監(jiān)控管理部分設(shè)于陸地變電所總降站值班室。對(duì)于陸地變電所所有高低壓配電設(shè)備監(jiān)控儀表均可通過(guò)485總線接入通訊管理機(jī)，并由通訊管理機(jī)直接接入電力監(jiān)控通訊機(jī)柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，zui終接入監(jiān)控管理主機(jī)；對(duì)于碼頭變電所，距離電力監(jiān)控值班室有 600米左右距離，因此在碼頭變電所設(shè)置通訊采集箱，所有碼頭變電所高低壓配電設(shè)備監(jiān)控儀表均通過(guò)485總線接入通訊采集箱內(nèi)通訊管理機(jī)，并由光電轉(zhuǎn)換等設(shè)備將信號(hào)通過(guò)光釬傳輸至電力監(jiān)控值班室內(nèi)電力監(jiān)控通訊機(jī)柜，zui終經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)接入至監(jiān)控管理主機(jī)。在本項(xiàng)目中通訊系統(tǒng)包括通訊管理機(jī)、屏蔽雙絞線、光纖、光電轉(zhuǎn)換等；數(shù)據(jù)采集單元主要包括微機(jī)綜合保護(hù)裝置、ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表。
整個(gè)配電管理系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的一次主設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)、遙信。系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)全部一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、計(jì)量、記錄、報(bào)警等功能。并與繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)掌握各種保護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)綜合自動(dòng)化。
2.1 系統(tǒng)功能
數(shù)據(jù)采集與管理
配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)現(xiàn)ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表、PT、CT及微機(jī)綜合保護(hù)裝置將現(xiàn)場(chǎng)各回路電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測(cè)信息以及斷路器分合閘狀態(tài)、保護(hù)信息以及故障等開關(guān)量狀態(tài)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將所采集和處理過(guò)的信號(hào)經(jīng)屏蔽雙絞線上傳只通訊管理機(jī)經(jīng)光纖或者五類線等媒介上傳至站控管理層。各間隔級(jí)單元相互獨(dú)立的存在于整個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)中，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性及可用性。ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表及微機(jī)綜合保護(hù)裝置采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，zui大傳輸距離為1.2km。
信息處理
對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)所采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，將數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)存儲(chǔ)。并通過(guò)計(jì)算產(chǎn)生每日/周/月/年用電量；每日/周/月/年zui大負(fù)荷及zui大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間，對(duì)存在故障隱患的設(shè)備及時(shí)提出整改；通過(guò)電能分時(shí)計(jì)量累計(jì)電費(fèi)，對(duì)不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)；通過(guò)邏輯運(yùn)算計(jì)算出設(shè)備正常、異常出現(xiàn)次數(shù)，存儲(chǔ)事故發(fā)生時(shí)間、原因。電能報(bào)表如圖2所示：
畫面顯示
19寸彩色液晶顯示作為人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當(dāng)前狀態(tài)、各回路當(dāng)前電壓、電流、功率等測(cè)量值的實(shí)時(shí)信息。聲光提示報(bào)警信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)位信息。實(shí)時(shí)畫面如圖3所示：
畫面顯示
負(fù)荷趨勢(shì)曲線提供了某一段時(shí)間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢(shì)，方便管理員掌握用電設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)存在故障隱患的設(shè)備及時(shí)提出整改，對(duì)不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)。如圖4所示：
圖2
圖3
圖4
系統(tǒng)特點(diǎn)
通訊線接點(diǎn)少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文的配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)功能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)的是基于B/S結(jié)構(gòu)模式下的一種監(jiān)測(cè)軟件，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，方便實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄的繁瑣工作，逐步提高配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)報(bào)警的水平。
參考文獻(xiàn)
[1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》，任致程、周中，中國(guó)電力出版社
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