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電力監(jiān)控系統(tǒng)在日立建基項目的應(yīng)用
更新時間:2014-11-05   點擊次數(shù):1517次

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;

摘要:介紹日立建基電力監(jiān)控系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式,組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺,通過Acrel-2000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的管理。

 

關(guān)鍵詞:合肥日立建基電力監(jiān)控;10KV變電所;智能電力儀表;微機保護;Acrel-2000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

 

概述

日立建機是家世界的建筑設(shè)備生產(chǎn)商,總部位于東京。通過遍布的經(jīng)銷網(wǎng)絡(luò)向*銷售我們的產(chǎn)品。日立建機(中)有限公司成立于1995年3月,坐落在安徽省合肥市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),占地68萬平方米,由日立建機株式會社、三菱商事株式會社、香港暨永實業(yè)有限公司三方共同出資組建的大型外商投資企業(yè),注冊資本8億人民幣,總投資額17億人民幣。目擁有中方員工1454人,日方人員31人。公司主要進行工程機械的研發(fā)和制造。

本項目為其中的處廠房變電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求,需要對變電所的配電柜進出線進行電力監(jiān)控,以保證用電的安全、可靠和。

Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng),通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為個有機的整體,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(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)主要實現(xiàn)日立建基10KV高壓變電所的配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)測與電能管理;監(jiān)測范圍為變電所的微機保護以及多功能電表進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有33個設(shè)備,其中包含23只微機保護,4只多功能電表以及直流屏、溫控儀、光伏縱差保護裝置、小電流接地選線裝置等,實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(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,通訊層與間隔層;如圖(1)所示:

圖(1)電力監(jiān)控系統(tǒng)圖

 

間隔設(shè)備層主要為:微機保護、多功能電表以及直流屏、溫控儀、光伏縱差保護裝置、小電流接地選線裝置等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的次設(shè)備安裝在變電所的配電柜內(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,實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:通訊服務(wù)器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機,其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集,同時遠(yuǎn)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、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(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通訊協(xié)議,RS485采用屏蔽線傳輸,般都采用二根連線,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)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)zui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,總線上允許連接多達32個設(shè)備,zui大傳輸距離為1.2km。

 

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)采集主要由微機保護多功能表等設(shè)備采集完成,實現(xiàn)遠(yuǎn)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EPI、開關(guān)量狀態(tài)、遠(yuǎn)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(zhǔn)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。

2.2 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,CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖,顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)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;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,實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全,可靠運行??梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、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)定時采集進線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量,自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的,方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶,為分析整個系統(tǒng)的運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、打印或者召喚保存、打印模式。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

3.1 客戶要求

日立建基的10KV變電所配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)測與電能管理;監(jiān)測范圍為10KV高壓配電柜內(nèi)的設(shè)備進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理??蛻籼峁┑呐潆娕潆娛译娏ΡO(jiān)測需求表:

功能

功能描述

實時顯示

1.電氣主接線圖;2.回路電流電壓、功率等模擬量(取決于保護裝置測量功能);3. 回路開關(guān)合分狀態(tài);4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信狀態(tài)

事件告警

1.保護動作事件告警2.預(yù)告信號事件告警3.測量值越限告警

報表功能

1.電壓、功率等電氣參數(shù)報表(取決于保護裝置測量參數(shù))2. 報表按照用戶要求格式

客戶對報表的要求:對各回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、報表并支持查詢歷史數(shù)據(jù)打印功能。要求能夠進行產(chǎn)能統(tǒng)計即客戶輸入定時間內(nèi)的產(chǎn)量系統(tǒng)通過自動計算生成每臺設(shè)備所消耗的電能。

3.2 針對本項目軟件實現(xiàn)功能

本項目中采用的多功能電表為PZ80-E4,其是針對電力系統(tǒng)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的電能計量表,它能測量所有常規(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。該系列電能計量表主要應(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。

遙信和遙測報警功能,主要完成對變電所的微機保護和多功能電表的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進線監(jiān)控,對開關(guān)變位和負(fù)載越限具備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。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能,如圖(2)所示:

 

圖(2)歷史遙測報警信息查詢

 

參數(shù)抄表功能,主要完成對變電所配電柜進出線回路的電參數(shù)進線查詢。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。該報表查詢變電所配電柜進出線回路的電參數(shù),主要包括: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、開關(guān)量狀態(tài)等。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,如圖(3)所示:

圖(3) 參數(shù)抄表

 

用電量報表功能,可選擇時間段進行查詢,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,如圖(4)所示:

 

圖(4) 電能報表

 

電能年、月、日報表功能,主要完成對低壓出線回路的電能進線年、月、日統(tǒng)計,為值班人員提供了直觀、、可靠的年、月、日報表并且客戶能過通過輸入定時間內(nèi)的產(chǎn)量系統(tǒng)能夠自動對產(chǎn)能進行計算并且生成相應(yīng)的報表。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,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,如圖(5)所示:

圖(5)

 

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,如圖(6)所示:

圖(6)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

 

負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線,點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進線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)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,如圖(7)所示:

圖(7)趨勢曲線圖

 

越限報警設(shè)置界面中客戶可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設(shè)置相應(yīng)的電流越限值。當(dāng)系統(tǒng)運行過程中監(jiān)測到某回路超過設(shè)定值時系統(tǒng)會自動進行報警提醒值班人員盡快查找原因并且解決問題。為整個系統(tǒng)的安全運行提供了直觀而方便的軟件支持,如圖(8)所示:

圖(8)越限報警設(shè)置界面

 

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)已成為全各地重點工程項目、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)在合肥日立建基項目的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所配電柜回路用電的實時監(jiān)控和電能管理,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、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),對模擬分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示,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可靠的依據(jù),取得了較好的社會效益。[2]

 

參考文獻:

[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. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介:

 

趙娜,女,漢族,本科,工程師,主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng) 187 02111912,

 

 

 

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