吳小函

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)維護升級項目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。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)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：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)場有一個變電所，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高壓部分已有微機綜保系統(tǒng)，但此系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)綜保誤動、計量不準、各工序用電情況不明等各類問題，并結合GB17167關于電能計量儀表配置要求，同時也為了便于公司單元成本考核工作的順利開展，計劃對高、低壓綜保裝置的保護、測量、計量、通訊系統(tǒng)進行例行維護，并對低壓綜保裝置的計量系統(tǒng)進行升級，通過對低壓出線回路通過增加多功能電力儀表，并將原高壓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合在一套后臺軟件上，實現(xiàn)各工序的用電監(jiān)控及電能計量。

  為實現(xiàn)廠區(qū)內供配電用戶端側的用電智能化和現(xiàn)代化，需要為本項目配備一套操作簡單、功能實用、性能穩(wěn)定可靠的后臺監(jiān)控系統(tǒng)，對廠區(qū)內的用電情況進行遠程實時的監(jiān)控，實現(xiàn)廠區(qū)內部各工序的電力遠程監(jiān)控，便于管理人員準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0.4kV低壓柜的出線側增加測控裝置并接入到后臺系統(tǒng)做遠程監(jiān)控，現(xiàn)場共有44面低壓柜，其中34面出線柜，由于兩路低壓進線及應急電源進線已通過納入了高壓柜后臺監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)只需對34面低壓出線柜的出線回路增加多功能儀表 ，經(jīng)統(tǒng)計出線回路總共有236個，其中有部分出線回路是備用回路，出線側還未接線，還有一部分回路的后方設備已經(jīng)停用，不會再有電能使用，終統(tǒng)計共有191個出線回路需要做監(jiān)控。為對廠區(qū)內的用電統(tǒng)一監(jiān)控，現(xiàn)需要將高低壓的測控裝置整合在一起。

  由于對所有回路全部進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口式電流互感器較多，施工費用也較高，現(xiàn)客戶提出根據(jù)廠區(qū)內的不同工序，對同一工序的用電設備就近放在一起監(jiān)控，即一塊多功能儀表監(jiān)控同一工序的多個用電設備，由于現(xiàn)場的用電監(jiān)控只需對每個工序的用電情況做到分開監(jiān)控，因此這種計量方式同樣可行，同時會降低儀表和開口式互感器的用量以及施工費用，只是在監(jiān)控和查詢的時候無法查看具體每個設備的用電情況。系統(tǒng)主機放置在三樓的10kV值班室內，將原高壓綜保系統(tǒng)整合，終通過我司監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)所有工序用電的遠程監(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)用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的35KV高壓綜保，10KV高壓綜保以及低壓進出線回路的低壓電力儀表的電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)看參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。分工序自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率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，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。

  本技術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)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術條件，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

  自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(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）。

  支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

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

  數(shù)據(jù)實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

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

  各設備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內的統(tǒng)計、計算。

  統(tǒng)計各出線回路及分工序的用電量（有功、無功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

  要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和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和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報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限，分為操作層、管理層用能展示。

權限管理

  要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能到功能子菜單、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有效地保護，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。報警類型包括微機保護開關量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場綜保或者儀表與監(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配電室實時運行狀態(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)實際情況，整體網(wǎng)絡結構采用在低壓配電室隔壁值班室設置一臺串口服務器，35KV微機保護、10KV微機保護以及低壓進出線儀表通過屏蔽雙絞線直接接至串口服務器上，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

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。在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護升級項目中主要指置于值班室內的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡通訊層

  通訊層主要是由值班室內的N2S16-485I-ETS串口服務器一臺以及以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場35KV、10KV微機保護，低壓電力儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，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)場設備層

  現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由35KV、10KV微機保護，低壓電力儀表DTSF1352-C組成，微機保護及智能儀表通過屏蔽雙絞線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器上。

系統(tǒng)結構圖

智能儀表現(xiàn)場連接示意

  現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接至對應配電室數(shù)據(jù)采集箱內的串口服務器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，再經(jīng)過包頭蘇寧廣場的內網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統(tǒng)功能

  變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(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應微機保護的運行參數(shù)以及低壓部分進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到現(xiàn)場智能微機保護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

  遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各回路的開關運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。        

電流限值設置

  事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現(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。

報警窗口

  參數(shù)抄表功能，主要對高低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。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。該報表查詢甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統(tǒng)維護升級項目中高低配電室內不同工序所對應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。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表

  用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段分回路/設備/工序的電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(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。 如下圖所示：

詳細設備電能報表

分工序電能報表

  系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(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。

通訊結構示意圖

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

用戶權限管理

4  結束語

  在當今配電設施的應用中，大型工廠項目的配電安全性至關重要，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)維護升級項目的應用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話框、聲音提示，并生成各種電能報表等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1] 《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[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

[3] 《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地

[4]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風

[5]GB17167-2006 《用能單位能源計量器具配備和管理通則》

作者簡介：吳小函  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