安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)在沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗速度正不斷加快，因此我國(guó)提出了綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，要求在發(fā)展建設(shè)中以節(jié)能為主，不斷減少資源能耗，而電能便是首要控制內(nèi)容。如今我國(guó)為電能使用，對(duì)計(jì)量表進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，日常供電中分析用電數(shù)據(jù)的節(jié)能情況，從而結(jié)合實(shí)際調(diào)整當(dāng)前制度，從而滿足節(jié)能管理的實(shí)際需求，基于此，本文將對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策，本文介紹沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量、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)配電間配電回路及配電房回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：配電間；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

概述

本項(xiàng)目為沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站項(xiàng)目新建配電房的電壓電力監(jiān)控系統(tǒng)。沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司，于2009-03-18在遼寧省注冊(cè)成立，屬于熱水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，主營(yíng)行業(yè)為電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，服務(wù)領(lǐng)域?yàn)楣┡?wù)，注冊(cè)資本200萬(wàn)人民幣。公司位于沈陽(yáng)市于洪區(qū)北陵鄉(xiāng)八家子村。

本次項(xiàng)目主要涉及沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站項(xiàng)目中的配電房進(jìn)出線內(nèi)的多功能電表，其中值班室置于監(jiān)控值班室。

電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制中心及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高工廠供電可靠性。

闡述電力監(jiān)控系統(tǒng)

在電力網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備運(yùn)行情況和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)，電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作指令便能夠控制其運(yùn)行情況，此種運(yùn)行被稱作被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備運(yùn)行情況若是不受設(shè)備工作指令控制，自我診斷后的配電網(wǎng)絡(luò)要結(jié)合電網(wǎng)能力和負(fù)荷發(fā)出設(shè)備運(yùn)行指令，全面把控負(fù)荷運(yùn)行的等級(jí)，此種運(yùn)行被稱作主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)。由被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)，要先合理劃分電力負(fù)荷，按照負(fù)荷重要性劃分多個(gè)等級(jí)，保證電力網(wǎng)絡(luò)有著自診斷能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)工作。在被動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成主動(dòng)配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)，則要保證合理分配系統(tǒng)工作，實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)負(fù)荷功能，充分應(yīng)用變壓器過(guò)負(fù)荷能力。

電力監(jiān)控系統(tǒng)組成

在控制中心所安裝的設(shè)備是操作臺(tái)中的主控機(jī)、打印機(jī)、顯示器、備用電源和抗干擾電源。操作臺(tái)上包括遙控按鈕和開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)、模擬盤(pán)電源等?？刂浦鳈C(jī)可安裝在本樓的樓內(nèi)值班室，總控制室通常是安裝在變電所中，傳感器信號(hào)一般是使用總線傳至此樓，控制主機(jī)和總控制主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)遙測(cè)遙控電量。采集和控制現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)設(shè)備，是為智能控制系統(tǒng)、電流變送器、電壓變送器將傳感器信號(hào)傳輸?shù)街悄芸刂平K端，使智能控制器的終端與智能通訊卡連接，雙向傳遞數(shù)據(jù)。智能控制系統(tǒng)要在配電內(nèi)的接觸器實(shí)現(xiàn)預(yù)定程序中控制的電源各系統(tǒng)，包含的智能控制終端大約為1024個(gè)，能夠增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)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?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。

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)顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見(jiàn)。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

各設(shè)備的用電負(fù)荷值計(jì)算。

統(tǒng)計(jì)各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(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和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)表等多種圖表方式直觀的展示功能。

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。

操作層具備用能分析、累計(jì)用量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行記錄及比例、對(duì)比、對(duì)標(biāo)分析等功能。

管理層具備用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析、分類分項(xiàng)的對(duì)比、對(duì)標(biāo)分析等功能。

決策層具備用能數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。

權(quán)限管理

要求對(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)要求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。

節(jié)能改造及效果評(píng)估

要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評(píng)估。

參數(shù)設(shè)置

可通過(guò)采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護(hù)整定值。

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(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)采集模塊通訊故障，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)掌握變配電站實(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。

系統(tǒng)方案

安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至樓層的對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器然后通過(guò)網(wǎng)線直接接至監(jiān)控主機(jī)，保障了電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)25臺(tái)多功能計(jì)量?jī)x表通過(guò)RS485總線接至配電房的通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)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。

1）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。在沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站中主要指置于配電房的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由N2S16-485I-ETS工業(yè)串口服務(wù)器兩臺(tái)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，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，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)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(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)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，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

系統(tǒng)功能

變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合分狀態(tài)、柴油發(fā)電機(jī)狀態(tài)、柴油液位、UPS狀態(tài)、電池信息等，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

遙信和遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)低壓各出線回路的開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開(kāi)關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)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，如下圖所示：

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)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)表查詢一科大廈樓層配電箱進(jìn)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。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，顯示辦公樓實(shí)驗(yàn)樓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。查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。如下圖所示：

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，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖：

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。

●用戶權(quán)限管理

電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

●遙控操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的主界面點(diǎn)擊相應(yīng)的斷路器遙信點(diǎn)調(diào)出遙控操作界面，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

●網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，工業(yè)項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠及萬(wàn)方換熱站的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電間出線供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電間內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示，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，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為工業(yè)項(xiàng)目解決用電問(wèn)題提供了安全可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。