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安科瑞電氣股份有限公司

致力于為用戶提供35(10)/0.4kV變電所自動化系統(tǒng)、建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)、電能質(zhì)量治...

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航天控制系統(tǒng)研發(fā)樓項(xiàng)目 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
發(fā)布時間:2018-01-11        瀏覽次數(shù):101        返回列表
 

    溫剛

     安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;

    摘要:用戶側(cè)配電系統(tǒng)的智能化、精細(xì)化、無人值守是當(dāng)下配電管理的必然趨勢。針對用戶側(cè)的配電進(jìn)線回路,設(shè)計安裝智能儀表,再通過后臺系統(tǒng)來實(shí)時監(jiān)測各用能回路的工作狀態(tài);并記錄各個回路的電力參數(shù)。通過實(shí)時監(jiān)控用能以及相關(guān)電力參數(shù)、提高用能安全、可靠及維護(hù)效率、降低維護(hù)的人工成本、實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)監(jiān)控的無人值守。通過用能的實(shí)時監(jiān)測,數(shù)據(jù)的采集及存儲,明確用戶的電能使用水平以及配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),為用戶節(jié)約電力維護(hù)成本、物業(yè)的管理提供數(shù)據(jù)依據(jù),后期亦可根據(jù)對配電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析制定相應(yīng)的配電系統(tǒng)維護(hù)方案。現(xiàn)就航天控制系統(tǒng)研發(fā)大樓項(xiàng)目中使用的ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)對用戶側(cè)用能智能化做一簡要介紹。。

    0、概述 

      本項(xiàng)目為航天控制系統(tǒng)研發(fā)大樓項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對航天控制系統(tǒng)研發(fā)大樓進(jìn)行電力監(jiān)測,以保證用電的安全、可靠和高效。

      Acrel-2000型智能配電系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng),通過計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。

    1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

      本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)航天控制系統(tǒng)研發(fā)樓配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控;監(jiān)控范圍為1個變電所的低壓儀表。該系統(tǒng)總計有109只儀表,通過485總線,直接拉至1層值班室的串口服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

      本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與設(shè)備層;

    如圖(1)所示:

     

     

    圖(1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

      設(shè)備層主要為:多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),這些裝置均采用RS485通訊接口,通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

      網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:串口轉(zhuǎn)換隔離器,其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集,同時傳至站控層,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

      站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況,以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

      以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,一般都采用兩根連線,接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

      RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,抗噪聲干擾能力增強(qiáng)。

    2、電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

    2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

      數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(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)時顯示。需要完成采集的信號包括:三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、通訊設(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采集到的電參量實(shí)時準(zhǔn)確的顯示給用戶,達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求,同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.2  人機(jī)交互

      系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖,顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時運(yùn)行參數(shù),畫面定時輪巡切換;畫面實(shí)時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。

    2.3  歷史事件

      歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互,通過歷史事件查看平臺,您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。

    2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

      主要完成遙測量和遙信量定時采集,并且建立數(shù)據(jù)庫,定期生成報表,以供用戶查詢打印。

    2.5  用戶權(quán)限管理

      針對不同級別的用戶,設(shè)置不同的權(quán)限組,防止因人為誤操作給生產(chǎn),生活帶來的損失,實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運(yùn)行??梢酝ㄟ^用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

    2.6  運(yùn)行負(fù)荷曲線

      負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實(shí)時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

    2.7  遠(yuǎn)程報表查詢

      報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

      報表具有自由設(shè)置查詢時間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

    3、案例分析

      航天控制系統(tǒng)研發(fā)大樓項(xiàng)目電力監(jiān)控系統(tǒng)包含一個變電所,本項(xiàng)目針對這個變電所配電系統(tǒng)進(jìn)行電能管理;對變電所的高壓配電回路進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

      配電所進(jìn)出線回路采用多功能儀表,其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,它能測量常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度等多種電參量。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

      低壓配電一次圖見圖(2),功能有電量遙測主要監(jiān)測運(yùn)行設(shè)備的電參量,其中包括:線三相電壓,電流,功率,功率因數(shù),電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實(shí)現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。  

     

    圖(2)低壓配電一次圖

        遙信和遙測報警功能,主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控,對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面,指示具體的報警位置并聲音報警,提醒值班人員及時處理。具備實(shí)時查詢功能,見圖(3)。

     

    圖(3) 遙信報警信息

      參數(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢低壓回路的電參數(shù),主要包括:三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。見圖(4)。

     

                        圖(4) 參數(shù)抄表

      用電量報表功能,可選擇時間段進(jìn)行查詢,支持任意時間段電度累計查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)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。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。如下圖所示,顯示某段時間內(nèi)的各配電回路的精確用電量,用戶可以直接打印報表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(5)。

     

    圖(5) 電能報表

        負(fù)荷趨勢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)時和歷史趨勢曲線,點(diǎn)擊畫面相應(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)行趨勢分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖(6)。

     

    圖(6) 電流曲線

        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),同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常,綠色表示通訊故障。見圖(7)。

     

    圖(7)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    4、結(jié)束語

        隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地重點(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必然選擇,本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在航天控制系統(tǒng)研發(fā)大樓項(xiàng)目的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)對變電所低壓配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控與電能管理,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(jī)等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實(shí)時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài),并生成各種電能報表、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,為變電所用戶解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù),取得了較好的社會效益。[2]

    參考文獻(xiàn):

        [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

        [2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10

    作者簡介:

        溫剛,男,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: 2880157863@qq.com手機(jī):18702111736  QQ:2880157863

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