安科瑞 張奇峰

摘要：本文介紹山西晉城污水處理廠高低壓配電電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場各回路的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線進行現(xiàn)場采集設(shè)備的組網(wǎng)，組網(wǎng)后聯(lián)至通訊層設(shè)備將采集上來的數(shù)據(jù)遠傳至系統(tǒng)監(jiān)控后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)污水處理廠電力能耗數(shù)據(jù)化管理、現(xiàn)場設(shè)備的遠程控制等功能，為污水處理廠設(shè)備監(jiān)控，電能管理和節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污水處理廠  智能電力儀表  電能管理  遠程控制

前言

      目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。

      安科瑞的Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機、通訊設(shè)備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎(chǔ)平臺。 該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為武漢重型機床集團提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

系統(tǒng)概述

      晉城污水處理廠是山西晉城市市政府為減少污染，美化環(huán)境而建立的。

      安科瑞電氣股份有限公司承接晉城污水處理廠遠程自動抄表系統(tǒng)項目的設(shè)計與實施。采用Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)， 本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：高壓配電室、低壓配電室1#、低壓配電室2#的電力儀表。其中高壓配電室微機保護為9臺，低壓配電室1#、2#有上海安科瑞電氣股份有限公司儀表共126臺。

客戶需求

      高壓微機保護部分：對IA、IB、IC、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、fs、PF的測量和保護電流Ia、Ib、Ic的監(jiān)視，以及對正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的計量。其中電壓、電流和功率因數(shù)的測量精度達到了0.2級，功率、電度的精度達到了0.5級，測頻偏差zui大±0.01Hz。具有用于事故分析診斷的信息SOE記錄功能。

      系統(tǒng)具有較強的人機接口、全漢化的友好界面，系統(tǒng)畫面、打印格式組態(tài)方便，用戶可自行生成新的界面或打印畫面。

      全部功能通過綜合一體化系統(tǒng)來完成，各間隔層設(shè)備（微機保護裝置和電力參數(shù)采集儀）、通訊層和監(jiān)控層設(shè)備間相互獨立，各間隔層設(shè)備的功能和可靠性不依賴于通訊或監(jiān)控層設(shè)備。

      高壓系統(tǒng)的所有信息都保存在微機綜合保護裝置中，便于故障錄波和事故追溯。

      本系統(tǒng)通訊層實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的傳輸、網(wǎng)絡(luò)和通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換，各種運行參數(shù)的本地保存，且掉電不丟失。當系統(tǒng)監(jiān)控層工作站故障時，可存儲兩個周的監(jiān)控參數(shù)，當工作站恢復(fù)時，能夠?qū)?shù)據(jù)批量上傳。

      系統(tǒng)采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)，所有間隔層設(shè)備都分散安裝在開關(guān)柜上，簡化二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

參照標準

GB2887-2000      《計算站場地技術(shù)要求》

GB/T13729-2002  《遠動終端通用技術(shù)條件》

DL/T 814-2002     《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T634-2002      《遠動設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標準》

DL/T721-2000      《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》

DL/T770-2001      《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)條件》

GB/T50063-2008  《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》

GB-14285-2006    《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

GBJ232-2002       《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》

GB/T15145-2001  《微機線路保護裝置通用技術(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》

軟件設(shè)計

      按照晉城污水處理廠的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打?。粴v史曲線，用戶權(quán)限管理、高壓遙控等主要功能。

      整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機位于監(jiān)控室內(nèi)，系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，現(xiàn)場的微機保護和低壓智能電測儀表通過現(xiàn)場總線連接到監(jiān)控主機的通訊擴展卡，然后將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳至主機。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

      本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

      間隔層主要的設(shè)備為：電力儀表、開關(guān)量采集模塊和智能斷路器等。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)場總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

      中間層主要為：串口擴展卡，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

      站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機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開放式通訊協(xié)議。

系統(tǒng)的主要功能

 一、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，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。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Ep、遠程設(shè)備運行狀態(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時準確的顯示給用戶，達到配電監(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。

二、人機交互

      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，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設(shè)備狀態(tài)及實時運行參數(shù)；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；報警記錄顯示等。

1、高壓一次圖：

      高壓一次圖為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，重要的電參量等。界面上各回路一次圖顯示紅色代表合閘，綠色代表分閘。

2、高壓光子牌

      顯示微機保護裝置上電、裝置掉電、裝置復(fù)位、信號復(fù)歸、遙控操作、就地操作、修改保護定值、裝置自檢錯誤、裝置超溫等信號，信號跳變時伴隨聲光報警。

3、低壓一次圖

      實時顯示低壓進線回路，電容補償、出線回路的合分閘情況，實時刷新負載、電流、電壓、功率等的實時值。

4、電能報表

      此電能報表支持手動輸入時間查詢?nèi)魏螘r段和任何回路的耗電量。同一變壓器下的出線回路安排在同一個電能報表內(nèi)，便于管理人員的統(tǒng)計管理。系類報表可設(shè)計成用戶慣用的電能報表格式，以延續(xù)工作人員的工作風格。

三、故障報警及事故追憶

      在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間、地點、回路名稱、值班人員等信息，以便用戶查詢，追憶故障原因。

四、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，防止因人為誤操作帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。

總結(jié)

      本系統(tǒng)在軟件功能和界面友好成都等方面都達到了客戶的要求，順利通過了項目的驗收。通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了控制各種儀表；實現(xiàn)對配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學(xué)、準確的依據(jù)。

參考文獻

任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4

朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析  智能建筑電氣技術(shù)  2007年第1卷第4期