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蘇州陽光能源組件1GW改造工程在電能管理系統(tǒng)中的設計和應用

瀏覽次數(shù):871更新日期:2019-06-04

徐霜
安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801


摘要:介紹蘇州陽光能源組件1GW改造工程電能管理系統(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-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關鍵詞:陽光能源組件;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng)

0  概述
  本項目為蘇州陽光能源組件1GW改造工程電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對蘇州陽光能源組件1GW改造工程的變電所的進出線回路進行電能管理,以保證用電的安全、可靠和。
Acrel-3000型智能配電系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的發(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)的二次設備進行組網(wǎng),通過計算機和通訊網(wǎng)絡,將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。
1  系統(tǒng)結構描述
  本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)蘇州陽光能源組件1GW改造工程的0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理;監(jiān)控范圍為低壓進出線線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有112只AEM96L儀表,分6條總線,變電所儀表直接拉至變電所的串口服務器,并由光纖收發(fā)器轉為光纖信號至后臺電腦,實現(xiàn)儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。
本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構,即站控層,通訊層與間隔層;
如圖(1)所示:



圖(1)網(wǎng)絡拓撲圖


  間隔設備層主要為:多功能網(wǎng)絡電力儀表。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內,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)絡通訊層主要為:串口服務器及光纖收發(fā)器,其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集,同時遠傳至站控層,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
  站控管理層:設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況,以人機交互的形式顯示給用戶。
  以上網(wǎng)絡儀表均采用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)傳輸速率為10Mbps。
  RS485接口是采用平衡驅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30個設備,大傳輸距離為1km。
2  電能管理系統(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,數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成,實現(xiàn)遠程數(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、遠程設備運行狀態(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)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
2.3  歷史事件
  歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經發(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  用戶權限管理
  針對不同級別的用戶,設置不同的權限組,防止因人為誤操作給生產,生活帶來的損失,實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運行。可以通過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限的修改。
2.6  遠程報表查詢
  報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經過篩選、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。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
  報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。
3  案例分析
  蘇州陽光能源組件1GW改造工程電能管理系統(tǒng)包含變電所電表,對變電所的低壓配電回路進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。
  變電所采用AEM96L多功能儀表,其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表,它能測量常規(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、無功電度等多種電參量。該系列網(wǎng)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領域。
  低壓配電一次圖見圖(2),功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量,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)場設備的運行狀態(tài),主要包括:開關的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警。 



圖(2)低壓配電一次圖

 

  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。具備歷史查詢功能。見圖(3)。



圖(3) 實時遙信報警信息


  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)導出和報表打印等功能。該報表查詢配電箱出線回路的電參數(shù),主要包括:三相電壓、電流、功率因數(shù)、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。見圖(4)。



                    圖(4) 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。用戶可以直接打印報表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(5)。



圖(5) 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。
4  結束語
  隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用,電能管理系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇,本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在蘇州陽光能源組件1GW改造工程的應用,可以實現(xiàn)對變電所低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)絡通訊功能,可以與串口服務器、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態(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]