徐霜
1安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;
摘要:介紹現(xiàn)代大運(yùn)城電力監(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(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控。
關(guān)鍵詞:大型商業(yè)體;大運(yùn)城;0.4KV變電所;智能電力儀表;Acrel-2000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)
0 概述
大運(yùn)城位于吳中區(qū)木瀆鎮(zhèn)蘇福路北側(cè)、沈巷路西側(cè)??偨ㄖ娣e約40萬方,大運(yùn)城由江蘇誠潤置業(yè)有限公司投資開發(fā)建設(shè)。其中南區(qū)為五、寫字樓、大型購物中心、大型超市、北區(qū)為公寓。 本項(xiàng)目為大運(yùn)城變電所電力監(jiān)控。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對大運(yùn)城商業(yè)體內(nèi)6個變電所內(nèi)的低壓配進(jìn)出線分別進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)行組網(wǎng),通過計算機(jī)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(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)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(shí)現(xiàn)大運(yùn)城6個變電所的0.4kV及10KV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為6個10KV及0.4KV變電所的變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜的85臺安科瑞自制型號為PZ96L-E4/KC,285臺PZ72L-E4/KC多功能電力儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控和電能管理,另外還接入了26臺綜合保護(hù)設(shè)備。該系統(tǒng)370只多功能電力儀表和26臺綜保,分30條總線,這30條總線根據(jù)變電所為單位,劃分各個監(jiān)測單元,通過屏蔽雙絞線拉至各區(qū)域采集箱,經(jīng)過光纖組網(wǎng)接至值班室連接到監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通,另外在物業(yè)辦公室設(shè)置一臺機(jī)器可云端訪問所有數(shù)據(jù)。
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)至(7)所示:
圖(1)總圖 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(2)1#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(3)2#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(4)3#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(5)4#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(6)5#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
圖(7)6#變電所網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
間隔設(shè)備層主要為:安科瑞多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和綜合保護(hù)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:通訊管理機(jī),其主要功能為把RS485信號轉(zhuǎn)換成TCP信號,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互,另外還有光電交換機(jī),完成分站和總站的光電轉(zhuǎn)化,同時延長整個系統(tǒng)的通訊距離。
站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場設(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(qiáng),總線上允許連接多達(dá)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)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(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)時準(zhǔn)確的顯示給用戶,達(dá)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(jī)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(shí)時運(yùn)行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實(shí)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(jī)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(yùn)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(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運(yùn)行。可以通過用戶管理進(jìn)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(yùn)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(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(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)時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)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
大運(yùn)城電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域?yàn)?個變電所,本項(xiàng)目針對這個變電所的10/0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理;監(jiān)控范圍為配電所10KV高壓綜保及0.4KV低壓回路的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜及饋線柜進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控和電能管理。
進(jìn)出線線回路分別采用PZ96L-E4和PZ72L-E4/KC多功能表,其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,它能測量所有常規(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、并可監(jiān)測電壓、2路光電隔離開關(guān)量輸入接點(diǎn),這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)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(lǐng)域。
高低壓配電二次圖見圖(8)和圖(9),功能有電量遙測主要監(jiān)測運(yùn)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(shí)現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運(yùn)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(8)高壓配電二次圖
圖(9)低壓配電二次圖
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(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)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。見圖(10)和圖(11)。
圖(10) 實(shí)時遙測報警信息
圖(11)歷史遙測報警信息查詢
參數(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)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3個變電所6臺變壓器出線各低壓回路的電參數(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(12)。
圖(12) 參數(shù)抄表
用電量報表功能,可選擇時間段進(jìn)行查詢,支持任意時間段電度累計查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)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(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。如下圖所示,某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量,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(13)。
圖(13) 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)。紅色表示通訊正常,綠色表示通訊故障。見圖(14)。
圖(14)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖
負(fù)荷趨勢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)時和歷史趨勢曲線,點(diǎn)擊畫面相應(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)線趨勢分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖(15)。
圖(15)趨勢曲線圖
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(xiàng)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)在大運(yùn)城的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對變電所低壓配電回路用電的實(shí)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,可以與通訊管理機(jī)、計算機(jī)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(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實(shí)時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)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(yùn)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(shí)可靠的依據(jù),取得了較好的社會效益。[2]
參考文獻(xiàn):
[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(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10