電力監控系統在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統維護升級項目的應用

摘要：介紹甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統維護升級項目，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)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)現配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：甘肅北方三泰化工有限公司;化工工業(yè);智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統; 

0 概述 

  甘肅北方三泰化工有限公司位于白銀市白銀區，現場(chǎng)有一個(gè)變電所，變配電室位于變電所三樓，二樓為電纜橋架室。

  現場(chǎng)共有14面35kV高壓配電柜，20面10kV配電柜和44面0.4kV低壓配電柜。原35kV及10kV高壓部分已有微機綜保系統，但此系統在運行過(guò)程中出現綜保誤動(dòng)、計量不準、各工序用電情況不明等各類(lèi)問(wèn)題，并結合GB17167關(guān)于電能計量?jì)x表配置要求，同時(shí)也為了便于公司單元成本考核工作的順利開(kāi)展，計劃對高、低壓綜保裝置的保護、測量、計量、通訊系統進(jìn)行例行維護，并對低壓綜保裝置的計量系統進(jìn)行升級，通過(guò)對低壓出線(xiàn)回路通過(guò)增加多功能電力儀表，并將原高壓系統的數據整合在一套后臺軟件上，實(shí)現各工序的用電監控及電能計量。

  為實(shí)現廠(chǎng)區內供配電用戶(hù)端側的用電智能化和現代化，需要為本項目配備一套操作簡(jiǎn)單、功能實(shí)用、性能穩定可靠的后臺監控系統，對廠(chǎng)區內的用電情況進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)的監控，實(shí)現廠(chǎng)區內部各工序的電力遠程監控，便于管理人員準確把握各工序的用電情況。

  35kV及10kV配電柜已接入一套監控系統，現需對0.4kV低壓柜的出線(xiàn)側增加測控裝置并接入到后臺系統做遠程監控，現場(chǎng)共有44面低壓柜，其中34面出線(xiàn)柜，由于兩路低壓進(jìn)線(xiàn)及應急電源進(jìn)線(xiàn)已通過(guò)納入了高壓柜后臺監控系統，現只需對34面低壓出線(xiàn)柜的出線(xiàn)回路增加多功能儀表 ，經(jīng)統計出線(xiàn)回路總共有236個(gè)，其中有部分出線(xiàn)回路是備用回路，出線(xiàn)側還未接線(xiàn)，還有一部分回路的后方設備已經(jīng)停用，不會(huì )再有電能使用，終統計共有191個(gè)出線(xiàn)回路需要做監控。為對廠(chǎng)區內的用電統一監控，現需要將高低壓的測控裝置整合在一起。

  由于對所有回路全部進(jìn)行改造加裝多功能儀表需要增加的儀表和為了改造使用的開(kāi)口式電流互感器較多，施工費用也較高，現客戶(hù)提出根據廠(chǎng)區內的不同工序，對同一工序的用電設備就近放在一起監控，即一塊多功能儀表監控同一工序的多個(gè)用電設備，由于現場(chǎng)的用電監控只需對每個(gè)工序的用電情況做到分開(kāi)監控，因此這種計量方式同樣可行，同時(shí)會(huì )降低儀表和開(kāi)口式互感器的用量以及施工費用，只是在監控和查詢(xún)的時(shí)候無(wú)法查看具體每個(gè)設備的用電情況。系統主機放置在三樓的10kV值班室內，將原高壓綜保系統整合，終通過(guò)我司監控系統實(shí)現所有工序用電的遠程監控。

1 需求分析

  為保證甘肅北方三泰化工有限公司廠(chǎng)區用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的35KV高壓綜保，10KV高壓綜保以及低壓進(jìn)出線(xiàn)回路的低壓電力儀表的電壓、電流、功率等參數進(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。分工序自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

  本技術(shù)條件適用于甘肅北方三泰化工有限公司廠(chǎng)區35KV至10KV至0.4KV配電室電力監控。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿(mǎn)足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

數據采集

  自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x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)）。

  支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

  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)顯示采用配電柜一次圖直觀(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)。

數據分析與處理

  數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

  各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

  統計各出線(xiàn)回路及分工序的用電量（有功、無(wú)功）。

數據查詢(xún)與展示

  要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和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)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

  數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層用能展示。

權限管理

  要求對不同用戶(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。

  系統要求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)型包括微機保護開(kāi)關(guān)量變位，電壓、電流超限，現場(chǎng)綜?；蛘邇x表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)掌握配電室實(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

  安科瑞Acrel-2000電力監控系統根據甘肅北方三泰化工有限公司廠(chǎng)區實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用在低壓配電室隔壁值班室設置一臺串口服務(wù)器，35KV微機保護、10KV微機保護以及低壓進(jìn)出線(xiàn)儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至串口服務(wù)器上，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。

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。在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統維護升級項目中主要指置于值班室內的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

  通訊層主要是由值班室內的N2S16-485I-ETS串口服務(wù)器一臺以及以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)35KV、10KV微機保護，低壓電力儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現站控管理層于現場(chǎng)設備之間的數據交互，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35KV、10KV微機保護，低壓電力儀表DTSF1352-C組成，微機保護及智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入到值班室的串口服務(wù)器上。

系統結構圖

智能儀表現場(chǎng)連接示意

  現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對應配電室數據采集箱內的串口服務(wù)器上，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，再經(jīng)過(guò)包頭蘇寧廣場(chǎng)的內網(wǎng)將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

3  系統功能

  變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到高壓柜對應微機保護的運行參數以及低壓部分進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到現場(chǎng)智能微機保護和電力儀表的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

35KV高壓一次系統圖

10KV高壓一次系統圖

低壓一次系統圖

低壓一次系統圖

  遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負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(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。        

電流限值設置

  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。

報警窗口

  參數抄表功能，主要對高低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)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。該報表查詢(xún)甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統維護升級項目中高低配電室內不同工序所對應的不同回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。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:

電參數抄表

  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/設備/工序的電度累計查詢(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。 如下圖所示：

詳細設備電能報表

分工序電能報表

  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，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

  用戶(hù)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。下圖為權限配置界面。 

用戶(hù)權限管理

4  結束語(yǔ)

  在當今配電設施的應用中，大型工廠(chǎng)項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在甘肅北方三泰化工有限公司電力綜保系統維護升級項目的應用，可以實(shí)現對配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，系統對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、聲音提示，并生成各種電能報表等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為本項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據。