天康生物股份電力監控系統的研究與應用

柏為為

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

 摘要：采用微機保護和多功能電力儀表采集變電所內10KV高壓柜配電回路的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控系統實(shí)現配電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。 

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；變電所 ;Acrel-2000;電力監控系統;   

0概述

   為保證用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控，需要對天康生物配電室的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(kāi)關(guān)量信號等參數進(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。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臺綜保，2臺變壓器溫控儀，83臺低壓儀表，1臺1000KW玉柴油發(fā)電機組,1臺直流電源屏，2套電容補償柜，3套UPS機柜；2#配電室共有7臺綜保，2臺變壓器溫控儀，87臺低壓儀表，1臺600KW玉柴發(fā)電機組1臺直流電源屏，2套電容補償柜，5套UPS機柜；3#配電室共有2臺高壓儀表和30臺低壓儀表。1搭建系統的意義  電能作為企業(yè)主要的能源消耗，很多管理者對電的概念還停留在每個(gè)月擺在自己面前的一張電費單——每月會(huì )交多少錢(qián)的電費；對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)內部的正常用電。  企業(yè)每月電費支出幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元，這些電具體用在了哪里，電費支出是否合理，是否有節能空間；在未增加大型設備的情況下，電費卻較上月明顯增多；公司生產(chǎn)規模沒(méi)有擴容，原來(lái)的幾臺變壓器供電一直沒(méi)問(wèn)題，為什么設備主管最近一直吵著(zhù)變壓器負荷不夠，要增加變壓器；變壓器運行過(guò)程中沒(méi)見(jiàn)什么異常，怎么會(huì )爆掉了；電費單中怎么還有超需量或者功率因數過(guò)低的罰款項；生產(chǎn)用電機設備經(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，恢復供電；配電系統年代久遠，配電線(xiàn)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、復費率電價(jià)統計工作量大，存在人為誤差；同時(shí)抄表人員與強電接觸、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(mǎn)足，因此需要針對此項目搭建起計量體系，通過(guò)自動(dòng)化實(shí)時(shí)集抄，為配電系統安全可靠運行提供保障，設備發(fā)生故障（回路過(guò)負荷等）提前預警，提示值班人員及時(shí)排除故障，及時(shí)恢復供電；以數據為依據為后續節能改造提供數據支撐，通過(guò)數據分析，實(shí)現管理模式的改進(jìn)，針對部門(mén)建立有效數據考核機制，最終實(shí)現節能降低企業(yè)運營(yíng)成本。2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。需要對現場(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(kāi)關(guān)量信號等  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，電流趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間。數據采集  自動(dòng)采集現場(chǎng)所有10KV回路微機保護及多功能儀表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。  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(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。  數據實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。數據查詢(xún)與展示  能方便實(shí)現各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)。  數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。權限管理  對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。  系統具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。故障報警  故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)微機保護與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，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三級防護升級改造項目三間配電室各配電回路的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

  本次方案針對天康生物項目設計了一套整體的電力監控系統，對三間配電室內的綜保及儀表統一進(jìn)行監控，同時(shí)在每個(gè)配電室內增加一臺壁掛式觸屏主機做現場(chǎng)監控，一旦有遙信變位或遙測越限可以實(shí)時(shí)就地聲光報警器報警。如下圖所示：值班室拓撲圖1#配電室拓撲圖2#配電室拓撲圖3#配電室拓撲圖

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。在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目中主要指置于監控室的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層  通訊層主要是由以總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成?？偩€(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現現場(chǎng)微機保護及多功能儀表等與站控管理層之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大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10KV配電柜上的微機保護裝置以及多功能電力儀表組成，智能設備通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)連接接入監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。  微機保護裝置及低壓電力儀表現場(chǎng)連接示意  現場(chǎng)微機保護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(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接微機保護數量5只左右，電力儀表25只以?xún)?。具體連接示意圖如下所示：通訊線(xiàn)路連接示意圖 

3  系統功能

  配電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目三間配電室內所有配電回路的運行狀態(tài)。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路10KV配電柜回路的運行參數和狀態(tài)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率等。  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。  參數抄表功能，主要對10KV配電柜各回路的電參數進(jìn)行查詢(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)。  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)間段分回路的電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。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。  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，綠色表示通訊異常。  負荷曲線(xiàn)界面，可以查詢(xún)各個(gè)回路的歷史功率負荷曲線(xiàn)。  權限管理，可以給不同的用戶(hù)設置不同的權限，防止越權操作。

4  結束語(yǔ)

  在當今配電設施的應用中，工業(yè)建筑的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目的應用，可以實(shí)現對配電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示三間配電室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(huà)框、報警聲音提示，該系統運行安全、可靠、穩定，保證了工業(yè)建筑的用電可靠度。 

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數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(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電能管理系統產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10  

作者簡(jiǎn)介：柏為為，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電