天康生物股份有限公司獸用生物安全等級(jí)三級(jí)防護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

李明君

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

 摘要：采用微機(jī)保護(hù)和多功能電力儀表采集變電所內(nèi)10KV高壓柜配電回路的各種電參量和開關(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)配電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。 關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；變電所 ;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);   0概述   為保證用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要對(duì)天康生物配電室的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進(jìn)行電壓、電流、功率以及各開關(guān)量信號(hào)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。天康生物共有三間配電室，分別為1#配電室、2#配電室及3#配電室；其中1#配電室共有21臺(tái)綜保，2臺(tái)變壓器溫控儀，83臺(tái)低壓儀表，1臺(tái)1000KW玉柴油發(fā)電機(jī)組,1臺(tái)直流電源屏，2套電容補(bǔ)償柜，3套UPS機(jī)柜；2#配電室共有7臺(tái)綜保，2臺(tái)變壓器溫控儀，87臺(tái)低壓儀表，1臺(tái)600KW玉柴發(fā)電機(jī)組1臺(tái)直流電源屏，2套電容補(bǔ)償柜，5套UPS機(jī)柜；3#配電室共有2臺(tái)高壓儀表和30臺(tái)低壓儀表。1搭建系統(tǒng)的意義  電能作為企業(yè)主要的能源消耗，很多管理者對(duì)電的概念還停留在每個(gè)月擺在自己面前的一張電費(fèi)單——每月會(huì)交多少錢的電費(fèi)；對(duì)電的管理也僅限于安排電工每天到各個(gè)配電回路抄抄表上的電流、電壓及電度值，巡查各個(gè)回路有沒(méi)有發(fā)生跳閘，僅僅只是保證企業(yè)內(nèi)部的正常用電。  企業(yè)每月電費(fèi)支出幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元，這些電具體用在了哪里，電費(fèi)支出是否合理，是否有節(jié)能空間；在未增加大型設(shè)備的情況下，電費(fèi)卻較上月明顯增多；公司生產(chǎn)規(guī)模沒(méi)有擴(kuò)容，原來(lái)的幾臺(tái)變壓器供電一直沒(méi)問(wèn)題，為什么設(shè)備主管最近一直吵著變壓器負(fù)荷不夠，要增加變壓器；變壓器運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)見(jiàn)什么異常，怎么會(huì)爆掉了；電費(fèi)單中怎么還有超需量或者功率因數(shù)過(guò)低的罰款項(xiàng)；生產(chǎn)用電機(jī)設(shè)備經(jīng)常損壞需要維修，如何能有效減少損壞頻率；意外斷電，影響生產(chǎn)，難以及時(shí)排除故障，恢復(fù)供電；配電系統(tǒng)年代久遠(yuǎn)，配電線路多次改造，只知道大概走向，具體如何分配誰(shuí)也說(shuō)不清；人工抄表、復(fù)費(fèi)率電價(jià)統(tǒng)計(jì)工作量大，存在人為誤差；同時(shí)抄表人員與強(qiáng)電接觸、或登高作業(yè)存在安全隱患。  此上種種都是在用電管理的過(guò)程中或多或少會(huì)遇到的問(wèn)題，如何解決這些問(wèn)題就顯得尤為重要。單純的人工以及無(wú)法滿足，因此需要針對(duì)此項(xiàng)目搭建起計(jì)量體系，通過(guò)自動(dòng)化實(shí)時(shí)集抄，為配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行提供保障，設(shè)備發(fā)生故障（回路過(guò)負(fù)荷等）提前預(yù)警，提示值班人員及時(shí)排除故障，及時(shí)恢復(fù)供電；以數(shù)據(jù)為依據(jù)為后續(xù)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)管理模式的改進(jìn)，針對(duì)部門建立有效數(shù)據(jù)考核機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。2需求分析  為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進(jìn)行電壓、電流、功率以及各開關(guān)量信號(hào)等  參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)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(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢(shì)曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間。數(shù)據(jù)采集  自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有10KV回路微機(jī)保護(hù)及多功能儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)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(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。  支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。  數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(jiàn)。數(shù)據(jù)查詢與展示  能方便實(shí)現(xiàn)各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)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  對(duì)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)具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。故障報(bào)警  故障判斷與報(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶查詢，工作人員可隨時(shí)掌握天康生物股份有限公司獸用生物安全等級(jí)三級(jí)防護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目三間配電室各配電回路的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)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  本次方案針對(duì)天康生物項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一套整體的電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)三間配電室內(nèi)的綜保及儀表統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)在每個(gè)配電室內(nèi)增加一臺(tái)壁掛式觸屏主機(jī)做現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，一旦有遙信變位或遙測(cè)越限可以實(shí)時(shí)就地聲光報(bào)警器報(bào)警。如下圖所示：值班室拓?fù)鋱D1#配電室拓?fù)鋱D2#配電室拓?fù)鋱D3#配電室拓?fù)鋱D1）站控管理層  站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級(jí)三級(jí)防護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目中主要指置于監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)。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(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)保護(hù)及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，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無(wú)人值守的目的。3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層  現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由10KV配電柜上的微機(jī)保護(hù)裝置以及多功能電力儀表組成，智能設(shè)備通過(guò)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(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。  微機(jī)保護(hù)裝置及低壓電力儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意  現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)保護(hù)裝置以及低壓多功能電力儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接微機(jī)保護(hù)數(shù)量5只左右，電力儀表25只以內(nèi)。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(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)天康生物股份有限公司獸用生物安全等級(jí)三級(jí)防護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目三間配電室內(nèi)所有配電回路的運(yùn)行狀態(tài)。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路10KV配電柜回路的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等。  事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)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(duì)10KV配電柜各回路的電參數(shù)進(jìn)行查詢。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)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。  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)間段分回路的電度累計(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)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)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(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。  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(shí)監(jiān)測(cè)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。  負(fù)荷曲線界面，可以查詢各個(gè)回路的歷史功率負(fù)荷曲線。  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。4  結(jié)束語(yǔ)  在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)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)在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級(jí)三級(jí)防護(hù)升級(jí)改造項(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示三間配電室各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、報(bào)警聲音提示，該系統(tǒng)運(yùn)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(xiàn)：[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)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(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10  

作者簡(jiǎn)介：李明君，男，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電