正龍煤業(yè)城郊煤礦地面6kV變電所電力監控系統的設計與應用

摘要：本文介紹河南省正龍煤業(yè)有限公司城郊煤礦地面6kV變電所電力監控系統，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，通過(guò)管理機將數據遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控系統實(shí)現配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：煤礦;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統; 

0概述 
      隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高、勞動(dòng)力的解放和生活質(zhì)量的改善，大量電能驅動(dòng)設備投入到生產(chǎn)、生活中，人們對電力的依賴(lài)程度越來(lái)越高。供電的可靠性、連續性已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì )關(guān)心的重要問(wèn)題之一。由于供電系統具有產(chǎn)生和消費同時(shí)發(fā)生的特殊性，對整個(gè)供電過(guò)程進(jìn)行有效的監控，是保證供電可靠性和連續性的重要手段。
河南省正龍煤業(yè)有限公司城郊煤礦地面6kV變電所，現場(chǎng)共有1個(gè)配電室。
    本次項目主要涉及城郊煤礦地面6kV變電所配電室內的網(wǎng)絡(luò )多功能儀表、微機保護、馬達保護、斷路器、直流屏等設備，監控主機位于1層的值班室。
1需求分析
    為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的配電室中進(jìn)線(xiàn)及出線(xiàn)回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，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)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。
2  系統方案
    安科瑞Acrel-2000系統根據河南省正龍煤業(yè)有限公司城郊煤礦地面6kV變電所電力監控系統現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至數據采集器然后通過(guò)光纖將數據上至配電室的監控主機，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。
1）站控管理層
    站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在河南省正龍煤業(yè)有限公司城郊煤礦地面6kV變電所電力監控系統工程中主要指置于一層配電室的監控主機。
2）網(wǎng)絡(luò )通訊層
   通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。
3）現場(chǎng)設備層
     現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

系統結構圖

3  系統功能
     變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所：

                                                                                                 一次系統圖
      遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負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(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。       
事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

         報警功能實(shí)時(shí)查詢(xún)
       參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)河南省正龍煤業(yè)有限公司城郊煤礦地面6kV變電所電力監控系統配電室進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示:

                                                                                               電參數抄表
          用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

                                                                                                電能報表
       系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(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。

                                                                                      通訊結構示意圖
4  結束語(yǔ)
         在當今配電設施的應用中，項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在城郊煤礦地面6kV變電所的應用，可以實(shí)現對配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，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、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為商業(yè)廣場(chǎng)項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：
[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)
[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地