徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：甘肅北方三泰化工有限公司;化工工業(yè);智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng); 

0 概述 

  甘肅北方三泰化工有限公司位于白銀市白銀區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)有一個(gè)變電所，變配電室位于變電所三樓，二樓為電纜橋架室。

  現(xiàn)場(chǎng)共有14面35kV高壓配電柜，20面10kV配電柜和44面0.4kV低壓配電柜。原35kV及10kV高壓部分已有微機(jī)綜保系統(tǒng)，但此系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)綜保誤動(dòng)、計(jì)量不準(zhǔn)、各工序用電情況不明等各類問(wèn)題，并結(jié)合GB17167關(guān)于電能計(jì)量?jī)x表配置要求，同時(shí)也為了便于公司單元成本考核工作的順利開(kāi)展，計(jì)劃對(duì)高、低壓綜保裝置的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量、通訊系統(tǒng)進(jìn)行例行維護(hù)，并對(duì)低壓綜保裝置的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，通過(guò)對(duì)低壓出線回路通過(guò)增加多功能電力儀表，并將原高壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合在一套后臺(tái)軟件上，實(shí)現(xiàn)各工序的用電監(jiān)控及電能計(jì)量。

  為實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)供配電用戶端側(cè)的用電智能化和現(xiàn)代化，需要為本項(xiàng)目配備一套操作簡(jiǎn)單、功能實(shí)用、性能穩(wěn)定可靠的后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)廠區(qū)內(nèi)的用電情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)部各工序的電力遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于管理人員準(zhǔn)確把握各工序的用電情況。

  35kV及10kV配電柜已接入一套監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)需對(duì)0.4kV低壓柜的出線側(cè)增加測(cè)控裝置并接入到后臺(tái)系統(tǒng)做遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)共有44面低壓柜，其中34面出線柜，由于兩路低壓進(jìn)線及應(yīng)急電源進(jìn)線已通過(guò)納入了高壓柜后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)只需對(duì)34面低壓出線柜的出線回路增加多功能儀表 ，經(jīng)統(tǒng)計(jì)出線回路總共有236個(gè)，其中有部分出線回路是備用回路，出線側(cè)還未接線，還有一部分回路的后方設(shè)備已經(jīng)停用，不會(huì)再有電能使用，終統(tǒng)計(jì)共有191個(gè)出線回路需要做監(jiān)控。為對(duì)廠區(qū)內(nèi)的用電統(tǒng)一監(jiān)控，現(xiàn)需要將高低壓的測(cè)控裝置整合在一起。

  由于對(duì)所有回路全部進(jìn)行改造加裝多功能儀表需要增加的儀表和為了改造使用的開(kāi)口式電流互感器較多，施工費(fèi)用也較高，現(xiàn)客戶提出根據(jù)廠區(qū)內(nèi)的不同工序，對(duì)同一工序的用電設(shè)備就近放在一起監(jiān)控，即一塊多功能儀表監(jiān)控同一工序的多個(gè)用電設(shè)備，由于現(xiàn)場(chǎng)的用電監(jiān)控只需對(duì)每個(gè)工序的用電情況做到分開(kāi)監(jiān)控，因此這種計(jì)量方式同樣可行，同時(shí)會(huì)降低儀表和開(kāi)口式互感器的用量以及施工費(fèi)用，只是在監(jiān)控和查詢的時(shí)候無(wú)法查看具體每個(gè)設(shè)備的用電情況。系統(tǒng)主機(jī)放置在三樓的10kV值班室內(nèi)，將原高壓綜保系統(tǒng)整合，終通過(guò)我司監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有工序用電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 需求分析

  為保證甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的35KV高壓綜保，10KV高壓綜保以及低壓進(jìn)出線回路的低壓電力儀表的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。分工序自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢(shì)曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級(jí)計(jì)量體系提供用能分析依據(jù)。

  本技術(shù)條件適用于甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)35KV至10KV至0.4KV配電室電力監(jiān)控。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

  自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。

  支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

  支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。

  支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

  數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見(jiàn)。

數(shù)據(jù)分析與處理

  數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

  各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

  統(tǒng)計(jì)各出線回路及分工序的用電量（有功、無(wú)功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

  要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)表等多種圖表方式直觀的展示功能。

  數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層用能展示。

權(quán)限管理

  要求對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

  系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

故障報(bào)警

  故障判斷與報(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括微機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)綜?；蛘邇x表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶查詢，工作人員可隨時(shí)掌握配電室實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2  系統(tǒng)方案

  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)甘肅北方三泰化工有限公司廠區(qū)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用在低壓配電室隔壁值班室設(shè)置一臺(tái)串口服務(wù)器，35KV微機(jī)保護(hù)、10KV微機(jī)保護(hù)以及低壓進(jìn)出線儀表通過(guò)屏蔽雙絞線直接接至串口服務(wù)器上，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

  站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目中主要指置于值班室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

  通訊層主要是由值班室內(nèi)的N2S16-485I-ETS串口服務(wù)器一臺(tái)以及以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)35KV、10KV微機(jī)保護(hù)，低壓電力儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

  現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由35KV、10KV微機(jī)保護(hù)，低壓電力儀表DTSF1352-C組成，微機(jī)保護(hù)及智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入到值班室的串口服務(wù)器上。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

  現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對(duì)應(yīng)配電室數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的串口服務(wù)器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，再經(jīng)過(guò)包頭蘇寧廣場(chǎng)的內(nèi)網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統(tǒng)功能

  變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到高壓柜對(duì)應(yīng)微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行參數(shù)以及低壓部分進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到現(xiàn)場(chǎng)智能微機(jī)保護(hù)和電力儀表的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

35KV高壓一次系統(tǒng)圖

10KV高壓一次系統(tǒng)圖

低壓一次系統(tǒng)圖

低壓一次系統(tǒng)圖

  遙信和遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)高低壓各回路的開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開(kāi)關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。        

電流限值設(shè)置

  事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。

報(bào)警窗口

  參數(shù)抄表功能，主要對(duì)高低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目中高低配電室內(nèi)不同工序所對(duì)應(yīng)的不同回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

  用電量報(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段分回路/設(shè)備/工序的電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

詳細(xì)設(shè)備電能報(bào)表

分工序電能報(bào)表

  系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

  用戶權(quán)限管理，對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權(quán)限配置界面。 

用戶權(quán)限管理

4  結(jié)束語(yǔ)

  在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，大型工廠項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)項(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、聲音提示，并生成各種電能報(bào)表等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項(xiàng)目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[5]GB17167-2006 《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》