(安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801)
摘要：本文主要介紹茅臺(tái)酒廠五期電力監(jiān)控系統(tǒng)，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)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：配電監(jiān)控;電力監(jiān)控系統(tǒng);智能電力儀表
1 概述：
本文介紹的Acrel-2000系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)檢測(cè)和可編程技術(shù)研制的一套適用于高、低壓配電系統(tǒng)的集中監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)中央變電所、采區(qū)變電所的集中管理和無(wú)人值守，對(duì)于提高供電系統(tǒng)。系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)廣泛應(yīng)用于電力、化工、國(guó)防、建材、市政、學(xué)校、醫(yī)院、建筑、交通、冶金等行業(yè)。本文以茅臺(tái)酒廠新區(qū)(五廠)電力監(jiān)控為例加以介紹。
2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
貴州茅臺(tái)酒廠集團(tuán)由中國(guó)貴州茅臺(tái)酒廠有限責(zé)任公司、貴州茅臺(tái)酒廠集團(tuán)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司、貴州茅臺(tái)酒廠集團(tuán)習(xí)酒有限公司、及其全資子公司、控股公司、參股公司等近 20 家企業(yè)構(gòu)成，集團(tuán)所涉足的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域包括茅臺(tái)白酒、禮盒白酒、原漿酒、啤酒、葡萄酒、紅酒、證券、銀行、保險(xiǎn)、物業(yè)、科研等。
為了加強(qiáng)茅臺(tái)酒廠新區(qū)用電的科學(xué)管理和提高電能的利用率，茅臺(tái)酒廠新廠需設(shè)計(jì)一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，此項(xiàng)目的監(jiān)控范圍為：主要針對(duì)茅臺(tái)酒廠新區(qū)專(zhuān)變的用電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)范圍主要為0.4KV用電狀況分析，監(jiān)測(cè)2個(gè)專(zhuān)變內(nèi)4路變壓器出線回路、8路無(wú)功補(bǔ)償、2路母聯(lián)柜及87路普通饋線回路電參量，安科瑞電氣股份有限公司于2010年11月承接了茅臺(tái)酒廠新廠系統(tǒng)集成工作，并根據(jù)變電所現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，為其選用了我司ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
Acrel -2000符合的標(biāo)準(zhǔn)
本技術(shù)方案以現(xiàn)行國(guó)家及電力行業(yè)的有效標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，國(guó)標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
GB2887-2000 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》
DL/T770-2001 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤(pán)、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
4 Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
4.1 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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)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(yùn)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(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。
4.2 人機(jī)交互
系統(tǒng)提供簡(jiǎn)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(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換;畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新;模擬量顯示;開(kāi)關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
4.3 運(yùn)行負(fù)荷曲線
負(fù)荷趨勢(shì)曲線功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫(huà)面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線或歷史趨勢(shì)線;對(duì)所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨
勢(shì)分析和故障追憶，為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)建立與查詢
主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數(shù)據(jù)庫(kù)，定期生成報(bào)表，以供用戶查詢打印。
4.5 遠(yuǎn)程報(bào)表查詢
報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶需要的報(bào)表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對(duì)報(bào)表文件采用定時(shí)保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時(shí)本程序還向用戶提供了對(duì)生成的報(bào)表文件管理功能。
報(bào)表具有自由設(shè)置查詢時(shí)間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。
4.6 歷時(shí)事件
歷時(shí)事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄、信號(hào)記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互，通過(guò)歷史事件查看平臺(tái)，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(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。
4.7 用戶權(quán)限管理
針對(duì)不同級(jí)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(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。可以通過(guò)用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷(xiāo)、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。
5 茅臺(tái)酒廠新區(qū)案例分析
本項(xiàng)目中，主要針對(duì)茅臺(tái)酒廠新區(qū)專(zhuān)變的用電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該監(jiān)測(cè)范圍主要為0.4KV用電狀況分析，監(jiān)測(cè)2個(gè)專(zhuān)變內(nèi)4路變壓器出線回路、8路無(wú)功補(bǔ)償、2路母聯(lián)柜及87路普通饋線回路電參量，2個(gè)變電所具體為80米，采用屏蔽雙絞線將信號(hào)直接上傳至監(jiān)控值班室內(nèi)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式，監(jiān)控中心值班室放置1臺(tái)主機(jī)，2臺(tái)通訊服務(wù)器、1臺(tái)UPS電源、1臺(tái)打印機(jī)及報(bào)警蜂鳴器等。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;具體設(shè)備連接情況請(qǐng)見(jiàn)下圖(1)。
圖(1)
間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開(kāi)關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對(duì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485通訊接口和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(jiǎn)單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。
6 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)功能模塊具體分為5塊，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)負(fù)荷曲線、用電報(bào)表、報(bào)警、用戶管理，以下介紹各模塊功能。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示功能主要根據(jù)茅臺(tái)酒廠新區(qū)配電系統(tǒng)一次配電系統(tǒng)圖繪制而成，通過(guò)此圖使用者可清晰看出配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并能實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)用電情況，通過(guò)標(biāo)注回路用途，使配電系統(tǒng)的走向更為清晰化，另外回路名稱(chēng)可隨時(shí)根據(jù)用戶需要進(jìn)行更改，但是此處設(shè)置了更改權(quán)限，需用戶登錄并正確輸入密碼后才可進(jìn)行回路名稱(chēng)更改，電壓、電流等常規(guī)電參量也可以在一次示意圖界面上查看，下圖(2)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示界面：
圖(2)
負(fù)荷趨勢(shì)曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線，點(diǎn)擊畫(huà)面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見(jiàn)圖(3)。
圖(3)
電參量報(bào)表功能，主要對(duì)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)表查詢供變電所內(nèi)所有出線回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報(bào)表各回路名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱(chēng)。見(jiàn)圖(4)
圖(4)
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。為值班人員提供了精確可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示健身中心某段時(shí)間內(nèi)的各配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見(jiàn)圖(5)。
圖(5)
事故報(bào)警和追憶：對(duì)于電氣值班人員來(lái)說(shuō)，跳閘報(bào)警的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性是非常重要的指標(biāo)，電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶定制的報(bào)警功能主要針對(duì)配電室低壓回路斷路器的分合閘變位，通過(guò)報(bào)警窗口和外置音箱發(fā)出報(bào)警音提示值班人員低壓饋出回路斷路器發(fā)生了變位，根據(jù)報(bào)警窗口顯示的內(nèi)容，可以立即定位報(bào)警回路并進(jìn)行響應(yīng)，保障配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。見(jiàn)圖(6)
圖(6)
針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，方便不同權(quán)限的管理人員對(duì)系統(tǒng)的不同操作，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。通過(guò)用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷(xiāo)、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。
7 運(yùn)行效果
在Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用之前，整個(gè)廠區(qū)用電基本上靠人工來(lái)抄表，投入了大量的人力資源，現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也不能及時(shí)被值班人員掌控，增加了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的隱患。Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)完成以后，減少了電氣值班人員，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究;報(bào)警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況。通過(guò)報(bào)警窗口的應(yīng)用，消除了電氣故障，使值班人員更加安全，整套工作的實(shí)施也更加人性化，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。
該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)WEB發(fā)布之后，不但支持局域網(wǎng)瀏覽，對(duì)廣域網(wǎng)Internet 也一樣適用。這也意味著茅臺(tái)酒廠管理人員可以通過(guò)廣域網(wǎng)實(shí)時(shí)查看新區(qū)所有生產(chǎn)用電情況和員工的工作情況。本系統(tǒng)為生產(chǎn)管理人員和設(shè)備維護(hù)人員提供了現(xiàn)代化的管理和分析手段。自該電力監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)以后，員工的考核有據(jù)可查，獎(jiǎng)懲全部建立在完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，生產(chǎn)管理明顯改善，工廠的生產(chǎn)效率也得到了明顯的提高。軟件功能對(duì)生產(chǎn)管理者來(lái)說(shuō)：其簡(jiǎn)單，方便，快捷的滿足了對(duì)員工的管理;對(duì)生產(chǎn)線上的員工來(lái)說(shuō)：其考核規(guī)則是公平，公正的。所以自系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，該軟件得到了公司員工的一致好評(píng)。
ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供的是一套完整的解決方案，具體用到生產(chǎn)管理當(dāng)中時(shí)，還需要管理人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析和挖掘只，有不斷的去運(yùn)用這套系統(tǒng)，才能從中發(fā)現(xiàn)它更多的益處。
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作者簡(jiǎn)介：
1、 董建鋒(1984-)，男，漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)
郵箱：ACRELDJH@163.com;15052183915 QQ:2880157871
