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糧食儲備庫電力配電監控系統的設計與應用

更新時(shí)間：2023-05-04瀏覽：606次

摘要：本文主要介紹糧庫電力監控系統的結構、基本功能，包括實(shí)時(shí)數據的采集與處理、數據庫的建立

與維護、報警處理、畫(huà)面生成及顯示、在線(xiàn)計算及制表及系統自診斷，以及主要技術(shù)指標等

關(guān)鍵詞：電力監控系統；基本功能；技術(shù)指標

1 概述

供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著(zhù)舉足輕重的作用，全國各地重點(diǎn)工程項目急劇增加，對供配電系統的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。

本系統的建設是為了提高變配電電網(wǎng)的管理水平，迅速而準確地獲得變配電站運行的實(shí)時(shí)信息，完整地掌握變配電站的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現變配電站運行的故障，并做出相應的決策和處理，同時(shí)可以使值班管理人員根據變配電系統的運行情況進(jìn)行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、躲峰填谷，把握安全控制、事故處理的主動(dòng)性，減少和避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時(shí)間，實(shí)現對變配電系統的現代化運行管理。

2 項目概況

某糧食儲備庫平面圖，如圖1所示。

圖1某糧食儲備庫平面圖

本項目包括30萬(wàn)t糧食淺圓倉倉儲設施、配套的接收發(fā)放設施、生產(chǎn)輔助設施、生活設施等。預留12萬(wàn)t大豆倉儲設施、大豆加工區等。

2.1 供電電源

庫區原有變配電間變壓器總容量800kVA(2×400kVA),該容量不能滿(mǎn)足新增項目的需要，為了便于管理，考慮統一規劃，新建總變電所除負責新建項目負荷外，同時(shí)負責原有變配電間、油加工區、油罐區附設式變配電間等高壓供電。

新引供電電源為10kV雙回路，由10kV專(zhuān)線(xiàn)采用YJV22電纜分別直埋敷設至庫區總變電所。從總變電所引出三路10kV高壓電纜直埋引至原有變配電間、油加工區、油罐區附設式變配電間。

2.2 負荷計算

根據庫區的總體規劃，負荷的分布，以及近期、遠期的發(fā)展需求等因素進(jìn)行詳細分析、計算，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，在庫區設10kV總變電所一座、原有變配電間一座、附設式變配電間兩座。

總變電所位于庫區南側，負責除淺圓倉、提升塔、轉接樓、汽車(chē)及火車(chē)接發(fā)站等子項供電。

油加工附設式變配電間貼建于預處理車(chē)間首層外墻，負責油加工區等子項供電。

油罐區附設式變配電間貼建于油泵房首層外墻，負責油灌區等子項供電。

原有變配電間經(jīng)改造增容后負責原有辦公、生活區及新增綜合辦公樓、職工宿舍、食堂、浴室等的供電。

總變電所的總裝機容量9781.3kW,總計算容量為2697.8kW,視在容量為2900kVA。根據負荷計算，選用10kVSCBS101600kVA干式變壓器兩臺。

2.3 高、低壓供電系統

總變電所一次側均采用電纜進(jìn)線(xiàn)方式，10kV雙回路供電，主結線(xiàn)采用單母線(xiàn)設計，采用AC220V交流操作系統。

總變電所二次側采用單母線(xiàn)分段運行方式，當其中一段發(fā)生故障時(shí)母聯(lián)手動(dòng)投入。進(jìn)線(xiàn)斷路器和母線(xiàn)連接斷路器具有可靠的電氣連鎖，以避免兩路進(jìn)線(xiàn)電源并列運行。220/380V出線(xiàn)回路向各用電建構筑物提供電源。

供電系統接地保護型式統一采用TN-C-S系統。

總變電所10kV高壓開(kāi)關(guān)柜選用手車(chē)柜，配備真空斷路器，彈簧操作機構。低壓柜均選用BLOKSET-D開(kāi)關(guān)柜，主進(jìn)用斷路器選用框架智能型，其他出線(xiàn)斷路器選用高分斷能力斷路器。為操作方便，所有容量大于400A的低壓斷路器均為電動(dòng)操作。

3 系統結構

本方案采用CSC-2000(V2)電力監控系統1套，設置在總監控中心，每座變電所的數據通過(guò)通信管理機及網(wǎng)絡(luò )交換機上傳到監控中心，每個(gè)站的高壓測控單元數量及低壓測控數量根據每個(gè)站規模的不同而不同，系統采用分層分布式結構?？傋冸娝嬎銠C監控系統分為兩層：站級控制層和間隔級控制層。間隔級控制層將采集和處理后的數據信號，經(jīng)光纖傳輸到站級控制層，通過(guò)通信網(wǎng)在站層融為一體。各間隔級單元相互獨立，不相互影響，功能上不依賴(lài)于站控后臺計算機。

站控層設置在監控分中心，硬件配置為：1臺OptiPle×760雙核3.0、硬盤(pán)160G、內存2G、顯卡、10/100M網(wǎng)卡2塊、光驅、USB接口、光電鼠標、/標準鍵盤(pán)。間隔層分散安裝在變配電間開(kāi)關(guān)柜上，提供CSC系列微機綜保裝置來(lái)完成對設備的保護控制。

整個(gè)電力監控系統結構，如圖2所示。

圖2 電力監控系統結構圖

4 系統基本功能

4.1 實(shí)時(shí)數據的采集與處理

4.1.1 采集信號的類(lèi)型

采集信號的類(lèi)型分為模擬量、脈沖量和狀態(tài)量(開(kāi)關(guān)量)。

模擬量：電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數和直流量、溫度量。

脈沖量：有功電能及無(wú)功電能。

狀態(tài)量(開(kāi)關(guān)量):斷路器、隔離開(kāi)關(guān)以及接地開(kāi)關(guān)的位置信號、繼電保護裝置和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作及報警信號、運行監視信號等。

4.1.2 采集信號的處理

計算機監控系統對實(shí)時(shí)數據的采集按電氣設備間隔單元(線(xiàn)路、母線(xiàn)、母聯(lián)、分段、主變、無(wú)功設備等)劃分，每個(gè)測控單元為一個(gè)相對獨立的智能小系統，對所采集的輸入量進(jìn)行數據濾波、有效性檢查、工程值轉換、故障判斷、信號接點(diǎn)消抖等處理。

4.1.3 信號輸入方式

模擬量輸入：間隔層測控單元電氣量除直流電壓、溫度通過(guò)變送器輸入外，其余電氣量采用交流采樣，輸入CT、PT二次值，計算I、U、P、Q、F、COS中；對于要作合閘同步檢測的斷路器，還要采集同步電壓，變送器輸出為4～20mA。

電能量輸入：對于智能電度表可通過(guò)串口通訊采集；對于不能通過(guò)串口通信采集的電能量信號采用脈沖信號輸入。

狀態(tài)量(開(kāi)關(guān)量)輸入：通過(guò)無(wú)源接點(diǎn)輸入；斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等要進(jìn)行控制的設備，取雙位置接點(diǎn)信號。

4.2 數據庫的建立與維護

4.2.1 實(shí)時(shí)數據庫

裝入計算機監控系統采集的實(shí)時(shí)數據，其數值根據運行工況的實(shí)時(shí)變化而不斷更新，記錄著(zhù)被監控設備的當前狀態(tài)。實(shí)時(shí)數據庫的刷新周期及數據精度滿(mǎn)足工程要求。

4.2.2 歷史數據庫

對于需要長(cháng)期保存的重要數據將存放在歷史數據庫中。歷史數據能在線(xiàn)存儲12月，所有歷史數據能轉存至光盤(pán)作長(cháng)期存檔。

4.2.3 數據庫的維護

數據庫便于擴充和維護，保證數據的一致性、安全性；可在線(xiàn)修改或離線(xiàn)生成數據庫；用人-機交互方式對數據庫中的各個(gè)數據項進(jìn)行修改和增刪?？煞奖愕亟换ナ讲樵?xún)和調用，其響應時(shí)間滿(mǎn)足工程要求。

4.3 報警處理

報警處理分兩種方式，一種是事故報警，另一種是預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號。后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息，模擬量越限/復限、計算機站控系統的各個(gè)部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。

報警發(fā)生時(shí)，立即推出報警條文，伴以聲、光提示；對事故報警和預告報警其報警的聲音不同，且音量可調。報警發(fā)生、消除、確認用不同顏色表示。報警點(diǎn)可人工退出/恢復，報警信息可分時(shí)、分類(lèi)、分組管理。報警狀態(tài)及限值可人工設置，報警條文可人工屏蔽，有消除抖動(dòng)處理，避免誤報、多報。

4.4 事件順序記錄

當變電所一次設備出現故障發(fā)生短路時(shí)，引起繼電保護動(dòng)作、開(kāi)關(guān)跳閘，事件順序記錄功能將事件過(guò)程中各設備動(dòng)作順序，帶時(shí)標記錄、存儲、顯示、打印，生成事件記錄報告，供查詢(xún)。系統保存1年的事件順序記錄條文。事件順序記錄帶時(shí)標及時(shí)送往調度主站。

事故追憶間隔可人工設置，事故追憶的觸發(fā)可以是開(kāi)關(guān)的事故跳閘或人工觸發(fā)。事故追憶時(shí)的模擬量變化能用曲線(xiàn)進(jìn)行顯示。

4.5 畫(huà)面生成及顯示

4.5.1 監控系統顯示的主要畫(huà)面

全所電氣主結線(xiàn)圖(若幅面太大時(shí)可用漫游和縮放方式);分區及單元結線(xiàn)圖；實(shí)時(shí)及歷史曲線(xiàn)顯示；間隔單元及全所報警顯示圖；監控系統配置及運行工況圖；報告顯示(包括報警、事故和常規運行數據);操作票顯示；日歷、時(shí)間和安全運行天數顯示。

4.5.2 輸出方式

電氣主接線(xiàn)圖中應包括電氣量實(shí)時(shí)值，設備運行狀態(tài)、潮流方向，開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀位置，“就地/遠方"轉換開(kāi)關(guān)位置等。

圖形和曲線(xiàn)可儲存及硬拷貝。

用戶(hù)可生成、制作、修改圖形。在一個(gè)工作站上制作的圖形可送往其他工作站。

4.6 在線(xiàn)計算及制表

4.6.1 在線(xiàn)計算

交流采樣后計算出電氣量一次值1、U、P、Q、f、COSf以及Wh、Varh,并算出日、月、年大、小值及出現的時(shí)間。

電度累計值和分時(shí)段值(時(shí)段可任意設定)。

變電所送入、送出負荷及電量平衡率。

主變壓器的負荷率及損耗。

斷路器的正常及事故跳閘次數、停用時(shí)間、月及年運行率等。

供計算的值可以是采集量、人工輸入量或前次計算量，計算結果返送數據庫，并能方便調用。

4.6.2 報表

實(shí)時(shí)值表、正點(diǎn)值表、電能量表、報警記錄一覽表、微機保護配置定值一覽表、自診斷報告。

4.7 人-機互聯(lián)

人-機互聯(lián)是值班員與計算機對話(huà)的窗口，值班員可借助鼠標或鍵盤(pán)方便地在屏幕上與計算機對話(huà)。人-機互聯(lián)包括：調用、顯示和拷貝各種圖形、曲線(xiàn)、報表；發(fā)出操作控制命令；各種應用程序的參數定義和修改；報警確認，報警點(diǎn)的退出/恢復；運行文件的編輯、制作。

4.8 系統自診斷與自恢復

計算機監控系統能在線(xiàn)診斷各軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現異常及故障時(shí)能及時(shí)顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區分顯示。

4.8.1 自診斷的內容

站控層設備、測控單元、I/O采集模塊等的故障；外部設備、電源、系統時(shí)鐘同步、網(wǎng)絡(luò )通信及接口設備、軟件運行異常、與遠方調度中心數據通訊及遠動(dòng)通道故障；網(wǎng)控狀態(tài)監視。

4.8.2 設備自恢復的內容

當軟件運行異常時(shí)，自動(dòng)恢復正常運行。

當軟件發(fā)生死鎖時(shí)，自啟動(dòng)并恢復正常運行。

當設備有冗余配置時(shí)，在線(xiàn)設備發(fā)生軟、硬件故障時(shí)，能自動(dòng)切換到備用設備上運行。

此外，系統具有便于試驗和隔離故障的斷開(kāi)點(diǎn)?？赏ㄟ^(guò)公共電話(huà)網(wǎng)對系統進(jìn)行遠程維護。對于間隔層的測控單元，可通過(guò)便攜式計算機對其進(jìn)行維護。

5 系統主要技術(shù)指標

5.1系統指標

模擬量測量綜合≤0.2%;

電網(wǎng)頻率測量≤0.01Hz;

模擬量刷新周期≤3s;

數字量響應時(shí)間≤1s;

事件順序記錄分辨率(SOE)≤2ms;

控制命令從生成到輸出的時(shí)間≤1s;

畫(huà)面調用響應時(shí)間≤1s;

模數轉換分辨率≥12位；

5.2測控裝置指標

額定頻率50Hz;交流電壓100V;交流電流1A;供電電壓220VDC/AC。

負載：交流電流回路≤0.8VA/相；交流電壓回路≤0.5VA/相；直流回路≤25W。

模擬量測量精度：電流、電壓0.2%功率0.5%頻率0.01Hz。

數據更新時(shí)間：遙控(包括返送校核)命令傳送時(shí)間≤3s。

GPS對時(shí)精度：站級工作主站間1ms;間隔層測控裝置1ms。

測控網(wǎng)負載率：正常情況下≤25%;電力系統故障情況下≤40%。

系統可用率：大于99.9%。

環(huán)境溫度：站級工作站0～40℃;間隔層設備-20～+60℃。

相對濕度：5%～95%。

大氣壓力：80～110kPa。

6 安科瑞Acrel-2000Z電力監控系統解決方案

6.1 概述

針對用戶(hù)變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過(guò)微機保護裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、配電室環(huán)境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動(dòng)化的綜合監控系統，實(shí)現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶(hù)變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

6.2 應用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

6.3 系統架構

Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。