華池縣城集中供熱工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：采用微機保護和多功能電力儀表、采集變電所內(nèi)10KV高壓柜以及0.4KV低壓配電回路現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)配電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；變電所 ;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng); 

0概述 

   慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠于2018年建設(shè)，甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠采用較為先進的污水處理工藝， 其設(shè)計規(guī)模為3萬立方米/日， 先期日處理規(guī)模達到2萬立方米/日，項目投資近3000萬元，污水處理廠建成后將大地改善了周圍水體環(huán)境，對治理水污染，保護當?shù)亓饔蛩|(zhì)和生態(tài)平衡具有十分重要的作用。

   此項目只有一間變配電室，本次需要對此變配電室內(nèi)的15塊AM5微機保護、24塊PZ96L系列、10塊PZ80L系列、32塊AMC72L系列多功能儀表以及一塊直流屏控制器，三臺變壓器溫控儀進行監(jiān)控。

1需求分析

   為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對現(xiàn)場的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進行電壓、電流、功率以及各開關(guān)量信號等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間。

數(shù)據(jù)采集

   自動采集現(xiàn)場所有10KV回路微機保護及0.4KV回路多功能儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

   支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

   支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集。

   數(shù)據(jù)實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)查詢與展示

   要求能方便實現(xiàn)各級管理人員的查詢，查詢界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢。

   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、決策層三層用能展示。

權(quán)限管理

   要求對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制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

故障報警

   故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場微機保護與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠項目變電所配電回路的實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應處理，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系統(tǒng)根據(jù)甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠項目現(xiàn)場實際情況，15臺微機綜保、66臺多功能儀表、3臺變壓器溫控儀以及1臺直流屏控制器采用屏蔽雙絞線分10根總線直接接至監(jiān)控室操作臺內(nèi)的通訊管理機上，保障了變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。如下圖所示：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖

1）站控管理層

   站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠項目中主要指置于監(jiān)控室的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

   通訊層主要是由以總線網(wǎng)絡(luò)組成?？偩€網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)現(xiàn)場微機保護及低壓多功能儀表等與站控管理層之間的數(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，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

   現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由10KV配電柜上的微機保護裝置以及0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線連接接入監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

微機保護裝置及低壓電力儀表現(xiàn)場連接示意

   現(xiàn)場微機保護裝置以及低壓多功能電力儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接微機保護數(shù)量5只左右，低壓電力儀表25只左右。具體連接示意圖如下所示：

通訊線路連接示意圖

3  系統(tǒng)功能

   配電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠項目變電所內(nèi)所有配電回路的運行狀態(tài)。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路10KV配電柜及低壓進出線回路的運行參數(shù)和狀態(tài)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等。

高壓一次圖

低壓一次圖

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

   參數(shù)抄表功能，主要對10KV配電柜及低壓配電各回路的電參數(shù)進行查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。

   用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段分回路的電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了準確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(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表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。

電能報表

   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)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊異常。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

   負荷曲線界面，可以查詢各個回路的歷史功率負荷曲線。如下圖所示：

負荷曲線圖

   電流上限報警值設(shè)置，可以自由設(shè)置各個回路每相電流的上限值，當回路的運行電流超過設(shè)定值時，彈出報警提示。

權(quán)限管理，可以給不同的用戶設(shè)置不同的權(quán)限，防止越權(quán)操作。

用戶權(quán)限管理

4  結(jié)束語

   在當今配電設(shè)施的應用中，工業(yè)建筑的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在甘肅慶陽市華池縣南梁鎮(zhèn)污水處理廠項目的應用，可以實現(xiàn)對配電所供配電回路用電的實時監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示中心配電室內(nèi)各10KV配電柜回路以及0.4KV低壓配電進出線回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、報警聲音提示，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，保證了工業(yè)建筑的用電可靠度。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電