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江陰華發(fā)實業(yè)有限公司10KV配電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

瀏覽次數(shù):618更新日期:2018-03-14

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;

摘要:介紹江陰華發(fā)實業(yè)有限公司10KV配電站電力監(jiān)控系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(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(yuǎn)傳至后臺,通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞:10KV變電所;智能電力儀表;Acrel-2000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0、概述

  江陰市華發(fā)實業(yè)有限公司于1998年07月25日成立。項目位于江陰市,公司經(jīng)營范圍包括金屬制品、家用電器的制造、加工、銷售、金屬材料等。本項目為變電所電力監(jiān)控。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對變電所內(nèi)的高壓配進出線分別進行電力監(jiān)控,以保證用電的安全、可靠和。

  Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng),通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

  本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)江陰市華發(fā)實業(yè)有限公司變電所的10kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所的高壓柜的14臺安科瑞自制型號為AM5系列的綜合保護進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理,并采集現(xiàn)場直流屏的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)14臺綜保,分3條總線,直流屏1條總線,這四條總線中主變電所通過屏蔽雙絞線拉至串口服務(wù)器,連接到監(jiān)控主機實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

  本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與間隔層;如圖(1)所示:

圖(1)低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

  間隔設(shè)備層主要為:安科瑞綜合保護、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),這些裝置均采用RS485通訊接口,通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

  網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:協(xié)議轉(zhuǎn)換隔離器,其主要功能為把RS485信號轉(zhuǎn)換成RS232信號,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

  站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況,以人機交互的形式顯示給用戶。

  以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用二根連線,接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強,總線上允許連接多達32個設(shè)備,zui大傳輸距離為1.2km。

2、電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

  數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ),數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括:三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

  數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶,達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

2.2  人機交互

  系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖,顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。

2.3  歷時史事件

  歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互,通過歷史事件查看平臺,您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

  主要完成遙測量和遙信量定時采集,并且建立數(shù)據(jù)庫,定期生成報表,以供用戶查詢打印。

2.5  用戶權(quán)限管理

  針對不同級別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來的損失,實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運行??梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

2.6  運行負(fù)荷曲線

  負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶,為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.7  遠(yuǎn)程報表查詢

  報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

  報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

3、案例分析

  江陰市華發(fā)實業(yè)有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域為一個變電所,本項目針對這個變電所的10KV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理。

  高壓回路均采用AM5系列綜保,AM5 系列微機保護測控裝置(以下簡稱裝置)集保護、測量、控制于一體,適用于35kV及以下電壓等級的用戶終端變電站(所),可實現(xiàn)用戶變電站的全面保護和測控。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。裝置采用成熟可靠的保護原理和算法,抗干擾性能強,可靠性高,保護實現(xiàn)方式靈活,通訊采用冗余設(shè)計。裝置具備獨立的電流測量回路,16 路開關(guān)量采集和10 路繼電器輸出,能與Acrel-2000 電力監(jiān)控軟件配合,可以實現(xiàn)無人值班的終端用戶變電站配電自動化系統(tǒng)。

  高壓配電二次圖見圖(2),功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量,其中包括:線三相電壓,電流,功率,功率因數(shù),電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。

 圖(2)高壓配電二次圖

  遙信和遙測報警功能,主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進線監(jiān)控,對開關(guān)變位和負(fù)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(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能。

  參數(shù)抄表功能,主要對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(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供2個變電所高壓回路的電參數(shù),主要包括:三相電流、有功功率、有功電度保護定值等。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。見圖(3)。

 圖(3) 參數(shù)抄表

  電能報表功能,廠區(qū)總進線回路的用能情況,遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 見圖(4)。

 圖(4) 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)。綠色表示通訊正常,紅色表示通訊故障。見圖(5)。

 圖(5)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

4、結(jié)束語

  隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇,本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在江陰市華發(fā)實業(yè)有限公司的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所高壓配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理,不僅能顯示回路用電狀況,還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng),方便變電所值班人員的遠(yuǎn)程管理,利于節(jié)省電能抄表的時間,將信息化帶入配電監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框及語音提示,并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等,便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定,為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),取得了較好的社會效益。[2]

 參考文獻:

  [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)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