繆建梅
安科瑞電氣股份有限公司
摘要：為提高電力系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于焦作開(kāi)元化工電能管理系統(tǒng)提出了光纖組網(wǎng)和屏蔽雙絞線直接連接混合的方式：把儀表、組態(tài)軟件與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來(lái)。該系統(tǒng)中硬件電路部分組裝在開(kāi)關(guān)柜中，監(jiān)控軟件通過(guò)組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，可顯示電力系統(tǒng)配置及各種電氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和電能管理。整個(gè)系統(tǒng)集成度高，可滿足焦作開(kāi)元化工電能管理系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。
關(guān)鍵詞：智能儀表 組態(tài)軟件 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 開(kāi)元化工
0 前言
目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國(guó)各地重點(diǎn)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急劇增加，對(duì)供配電系統(tǒng)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。
安科瑞開(kāi)發(fā)的Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)軟件借助計(jì)算機(jī)、通訊裝置、計(jì)量保護(hù)裝置等設(shè)備，為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。該電能管理系統(tǒng)為焦作煤業(yè)開(kāi)元化工提供“監(jiān)控一體化”整體解決方案，主要包括實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)AcrSpace、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動(dòng)化軟件AcrNetPower等。
1 項(xiàng)目概述
焦作煤業(yè)集團(tuán)是河南煤化集團(tuán)主要成員企業(yè)之一。至今已經(jīng)具有112年的開(kāi)采歷史。礦區(qū)地處河南省西北部，橫跨洛陽(yáng)、濟(jì)源、焦作、新鄉(xiāng)四個(gè)地市，是我國(guó)六大無(wú)煙煤生產(chǎn)基地之一，也是全國(guó)最早運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)開(kāi)采的四大煤礦之一。焦作開(kāi)元化工是河南煤化集團(tuán)下的一個(gè)化工企業(yè)。
焦作煤業(yè)集團(tuán)是河南煤化集團(tuán)主要成員企業(yè)之一。至今已經(jīng)具有112年的開(kāi)采歷史。礦區(qū)地處河南省西北部，橫跨洛陽(yáng)、濟(jì)源、焦作、新鄉(xiāng)四個(gè)地市，是我國(guó)六大無(wú)煙煤生產(chǎn)基地之一，也是全國(guó)最早運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)開(kāi)采的四大煤礦之一。焦作開(kāi)元化工是河南煤化集團(tuán)下的一個(gè)化工企業(yè)。
本項(xiàng)目針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)3個(gè)低壓配電室(A、B、C)內(nèi)安裝的100只左右電力儀表。監(jiān)控室在A配電室內(nèi)，B配電室距離A配電室200米左右，儀表為20只左右。另一個(gè)C配電室距離A配電室600米左右，儀表為40只左右。
上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年4月承接了焦作開(kāi)元化工遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施。項(xiàng)目采用Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦作開(kāi)元化工的燒堿變、中控中化樓、公用變等三個(gè)配電房的若干個(gè)回路進(jìn)行監(jiān)控；監(jiān)測(cè)范圍為低壓配電柜及高壓配電柜。
2 客戶需求
廠區(qū)配電中心提供一套電能管理系統(tǒng)，雙機(jī)同步顯示；將廠區(qū)各變壓器的主進(jìn)線柜、出線柜、各低壓回路配多功能智能儀表，接至監(jiān)控后臺(tái)。系統(tǒng)能監(jiān)控分時(shí)計(jì)量尖峰、峰、平、谷電量；實(shí)時(shí)測(cè)量相電壓、線電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，能打印月度用電報(bào)表，并有歷史曲線的查詢（時(shí)間不小于30天）。各參數(shù)及數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至配電中心的電工值班室（后臺(tái)監(jiān)控中心）。
電能管理組態(tài)軟應(yīng)具有方便、靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板，高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)、恢復(fù)功能；提供報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，其中包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報(bào)表設(shè)計(jì)器，設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板。
3 參照標(biāo)準(zhǔn)
GB2887-2000 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL/T 814-2002 《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》
DL/T770-2001 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》
4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即站控管理、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，如下圖所示：
5 組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)：
1、配電室A、B用雙絞線直接連接到通訊服務(wù)器。配電室A、B共有儀表80只左右，采用一臺(tái)4口通訊服務(wù)器。
2、配電室C距離較遠(yuǎn)，考慮干擾，采用光纖連接。采用一臺(tái)4口通訊服務(wù)器。
3、儀表之間采用屏蔽線連接。
4、監(jiān)控室根據(jù)客戶要求采用雙機(jī)（研華工控機(jī)）。
5、所需硬件：工業(yè)主機(jī) （2臺(tái)）、顯示器（2臺(tái)）、Acrel-3000電能管理軟件（2套）、UPS電源（2臺(tái)）、打印機(jī)（2臺(tái)）、操作臺(tái)（1臺(tái)）、通訊機(jī)柜（2套）、通訊服務(wù)器（2臺(tái)）、屏蔽 線（1千米）、光纖(800米)、光電轉(zhuǎn)換（2個(gè)）、開(kāi)關(guān)電源（2臺(tái)）、交換機(jī)(1臺(tái))。
6 系統(tǒng)的主要功能
6.1數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控系統(tǒng)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(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)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Ep、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將采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，滿足配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)并供用戶查詢。
6.2人機(jī)交互
系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設(shè)備狀態(tài)及實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；報(bào)警記錄顯示等。
a、高壓一次圖界面：
界面顯示母線電壓、各個(gè)高壓回路電流值。紅色表示回路處于閉合狀態(tài)。并可顯示各高壓回路的核心電參數(shù)，要觀察高壓回路的詳細(xì)電參量，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)回路的詳細(xì)電參量按鈕即可查看該回路的詳細(xì)電參量數(shù)據(jù)。
b、低壓一次圖界面：
模擬顯示現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際配電情況，包括中控中化樓配電一次系統(tǒng)圖、公用變配電一次系統(tǒng)圖、燒堿變配電一次系統(tǒng)圖。一次圖中可顯示各個(gè)回路的遙測(cè)值，如電壓、電流、功率、電能等。
各回路詳細(xì)參數(shù)如下圖：
主進(jìn)線、高壓部分含有諧波和復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能。界面顯示2-31次電壓、電流諧波含量，報(bào)表、棒圖直觀、明了。
c、曲線界面：
界面內(nèi)的功能按鈕包括時(shí)間間隔的選擇、刷新曲線、搜索曲線、曲線在顯示界面里的左右移動(dòng)以及電流曲線位置的調(diào)整。電流在趨勢(shì)圖中位置的調(diào)整分為5檔（0.5倍、原始倍數(shù)、2倍、4倍、0.1倍），用戶可以根據(jù)查詢電流的大小，選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭?/div>
在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)，以被用戶查詢、追憶故障原因。
6.3 用戶權(quán)限管理
d、報(bào)表界面：
報(bào)表部分包括電參量報(bào)表和電能報(bào)表。電量報(bào)表可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻回路電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因素等全電量的值。電能報(bào)表支持手動(dòng)輸入時(shí)間查詢?nèi)我鈺r(shí)間段的用電量。
e、報(bào)警界面：
報(bào)警菜單欄下有4個(gè)功能按鈕，分別為實(shí)時(shí)遙測(cè)量報(bào)警、歷史遙測(cè)報(bào)警信息、實(shí)時(shí)遙信報(bào)警，歷史遙信報(bào)警信息。具備實(shí)時(shí)報(bào)警信息和歷史報(bào)警信息查詢功能。報(bào)警界面內(nèi)提示的內(nèi)容包括報(bào)警時(shí)間、回路名稱、報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警限值以及當(dāng)值人員等。
最后是用戶管理窗口，窗口內(nèi)包括用戶登錄、注銷、密碼修改和添加刪除功能按鈕，也可以根據(jù)用戶的級(jí)別設(shè)置不同的權(quán)限。
f、部門棒圖界面：
部門日/月棒圖：選擇每個(gè)分部門回路，可查詢以任意時(shí)刻為起始時(shí)間的30天電能棒圖。
部門日/月棒圖：選擇每個(gè)分部門回路，可查詢以任意時(shí)刻為起始時(shí)間的30天電能棒圖。
g、直流屏界面：
查詢直流屏各電參量的值，如主入電壓、備入電壓、母線電壓、母線電流、電池電壓、電池電流等。
h、故障報(bào)警及事故追憶在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)，以被用戶查詢、追憶故障原因。
6.3 用戶權(quán)限管理
可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對(duì)不同級(jí)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(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。
7 結(jié)束語(yǔ)
過(guò)去配電室內(nèi)的電力儀表都是“各自為政”，各類通訊協(xié)議的系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合電氣值班人員精簡(jiǎn)和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展。焦作開(kāi)元化工通過(guò)上位機(jī)電能管理軟件，讀取配電室各儀表的信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)對(duì)配電室內(nèi)電力儀表的集中監(jiān)控。可以了解到整個(gè)工廠的電力系統(tǒng)狀況，這對(duì)電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。
8 總結(jié)
經(jīng)過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的功能。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種儀表的控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡(jiǎn)易的操作使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計(jì)的通用開(kāi)關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)集中管理，同時(shí)也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。采用電能管理系統(tǒng)，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對(duì)人力的依賴，降低人力成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
經(jīng)過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的功能。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種儀表的控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡(jiǎn)易的操作使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計(jì)的通用開(kāi)關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)集中管理，同時(shí)也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。采用電能管理系統(tǒng)，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對(duì)人力的依賴，降低人力成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 任致程、周中編著 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國(guó)電力出版社 2007.4
[2] 周中 安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
[3] 馮國(guó)華 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.
作者簡(jiǎn)介：
繆建梅，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 2880157864@qq.com手機(jī)：15618860710 QQ:2880157864
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