吉林省華陽新型復合材料有限公司10KV新建廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

徐霜1
 1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201901；

摘要：介紹吉林省華陽新型復合材料有限公司新建廠房，采用綜合保護裝置、多功能儀表，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)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，通過安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：吉林省華陽新型復合材料有限公司新建廠房；10KV變配電所；綜合保護裝置；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0概述
  吉林省華陽新型復合材料有限公司（公司位于長春市長東北核心區(qū)）占地面積8.9萬平方米，注冊資金1億元，項目總投資8.05億元，公司采用俄羅斯先進的玄武巖纖維生產技術,計劃年產高強度玄武巖纖維及制品3萬噸，達產后將成為世界大型高強度玄武巖纖維產業(yè)基地。
  本項目總共有一路10kV進線；經2臺2000Kva變壓器變?yōu)?.4KV對整個項目進行供電。10kV及0.4kV變配電站綜保、多功能儀表等設備采用RS485總線組網(wǎng)接入電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機安裝在變配電所值班室內。

1  技術標準
本技術規(guī)范書引用的國家和行業(yè)標注如下：
ISO/IEC11801 《綜合布線標準》
GB/50198     《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
GB50052      《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》
GB50054      《低壓配電設計規(guī)范》
IEC 61587    《電子設備機械結構系列》
GB14285      《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》
GB/3047.1       《面板、架和柜的基本尺寸系列》
GB/T17626.2     《電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗》
DL/T720         《電力系統(tǒng)繼電保護柜、屏通用技術條件》
DL/T 698.1-2009  《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010  《第2部分：主站技術規(guī)范》
DL/T 698.31-2010  《第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》
DL/T 698.35-2010  《第3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

2  系統(tǒng)方案
  監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對吉林省華陽新型復合材料有限公司新建廠房進行用電安全監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為綜合保護裝置AM5-F綜保1臺；AM5-T綜保4臺，PZ96L-E4/KC儀表6臺；PZ72L-AI3/C儀表15臺；通過485總線接入本變電所內數(shù)據(jù)采集器，再經過網(wǎng)線上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

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。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。
2）網(wǎng)絡通訊層
  通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(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，主要由綜合保護裝置、多功能儀表組成，通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
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(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器，進而將數(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
功能特點
  本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。
登錄界面
  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
  主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為等級用戶，高一級用戶可添加、刪除下一級別的用戶。

配電監(jiān)測界面
  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。
  主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

配電監(jiān)測選擇界面

低壓界面

詳細電參量查詢
  在配電一次圖中，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及7天相電流趨勢曲線。
通訊狀態(tài)
  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

通訊狀態(tài)圖

  主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。
電參量報表
  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。
  主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電能報表
  安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
  主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

報警及事件
實時報警
  實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。
當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警
  通過調節(jié)開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

4  結束語
  在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在吉林省華陽新型復合材料有限公司新建廠房的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，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、計算機等組成電力監(jiān)控系統(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、語音提示、短信報警，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，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[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)產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10