Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在寶鋼文化中心的應(yīng)用

徐霜1

 1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹寶鋼文化中心，采用綜合保護(hù)裝置、智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和狀態(tài)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所變配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：寶鋼文化中心；35KV變電所；10KV變配電所；綜合保護(hù)裝置；智能電力儀表；Acrel-2000/3000型；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0  概述

    寶鋼集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱寶鋼）是中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力的鋼鐵企業(yè)，自2003年至2007年，寶鋼連續(xù)五年進(jìn)入世界500強(qiáng)。2007年，標(biāo)準(zhǔn)普爾評(píng)級(jí)公司宣布：寶鋼集團(tuán)公司和寶鋼股份長(zhǎng)期信用等級(jí)確認(rèn)為“A-"，展望從上年的“穩(wěn)定"上調(diào)為“正面"，這是繼2006年12月寶鋼取得歷史zui高評(píng)級(jí)“A-"后的又一突破。2007年，寶鋼第三次進(jìn)入美國(guó)《財(cái)富》雜志評(píng)選的“zui受尊敬的公司"榜單。

    上海寶鋼文化中心位于上海市寶山區(qū)牡丹江路1569號(hào)，建筑面積88000平方米，是集文化體育、商業(yè)于一體建筑。

    本方案是為寶鋼文化中心35KV站和10KV站部分設(shè)計(jì)的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1  需求分析

    現(xiàn)場(chǎng)共有三座變電室，分別為35KV變電室（35KV部分及10KV部分）、1#10KV變電室（10KV部分和0.4KV部分）、2#10KV變電室（10KV部分和0.4KV部分）。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱等信息。

    對(duì)各回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況。

    對(duì)各回路的電能集抄功能，并可生成時(shí)間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報(bào)表。

    對(duì)各回路儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊狀態(tài)顯示。

    多用戶權(quán)限管理，便于分級(jí)操作。

    本技術(shù)條件適用于寶鋼文化中心的變配電室。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)寶鋼文化中心變配電進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為35KV變電室的綜合保護(hù)裝置、多功能儀表、直流屏、交流屏、變壓器溫控儀；1#10KV變電室的綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、低壓進(jìn)線多功能儀表；2#10KV變電室的綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、低壓進(jìn)線多功能儀表。系統(tǒng)接入35KV變電室17塊綜合保護(hù)裝置，21塊多功能儀表，1塊直流屏，2塊變壓器溫控儀，共分10條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)工控機(jī)擴(kuò)展端口；1#10KV變電室6塊綜合保護(hù)裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)數(shù)據(jù)采集箱，通過光纖上傳數(shù)據(jù)至35KV變電室值班室主機(jī)；2#10KV變電室6塊綜合保護(hù)裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)數(shù)據(jù)采集箱，通過光纖上傳數(shù)據(jù)至35KV變電室值班室主機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1）站控管理層

    站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由NPORT5410串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT5410串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表、綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

    現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器NPORT5410，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

低壓進(jìn)線和饋線回路采用多功能儀表，它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統(tǒng)功能

功能特點(diǎn)

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。

登錄界面

    為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理提供可靠的安全保障。將用戶的級(jí)別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)可以單獨(dú)賦給不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、報(bào)表管理。系統(tǒng)管理為zui高等級(jí)用戶，高一級(jí)的用戶可以添加、刪除下一級(jí)別的用戶。

    監(jiān)控系統(tǒng)界面分為三塊，標(biāo)題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

    標(biāo)題界面中顯示當(dāng)前登錄用戶及系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。

    系統(tǒng)界面中顯示當(dāng)前界面對(duì)應(yīng)各種參數(shù)。

    菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個(gè)功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

配電監(jiān)測(cè)界面

配電監(jiān)測(cè)功能

    可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，電能。在母線（既圖中橫線）上方數(shù)字（如：1H5）代表開關(guān)柜

    當(dāng)選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點(diǎn)擊回路名稱，直接對(duì)回路名稱進(jìn)行修改，修改后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存。系統(tǒng)圖中，各回路的通斷將通過紅綠色切換來表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開。

    通過“直流溫控"按鈕，界面可顯示直流屏，溫控儀實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)。

低壓系統(tǒng)圖

    此界面可以觀測(cè)進(jìn)線柜及各出線柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

通訊狀態(tài)

    實(shí)時(shí)顯示接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)能自動(dòng)在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)異常的設(shè)備及時(shí)維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。  

通訊狀態(tài)圖

    通訊狀態(tài)能夠看到整個(gè)系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示故障線路及具體單元。紅色表示通訊正常，綠色表示儀表通訊出線故障。及時(shí)通知維系人員進(jìn)行查詢故障原因。

電參量報(bào)表

    實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時(shí)間段或選擇查詢zui近更新的記錄數(shù)等，并通過報(bào)表方式顯示出來。該功能方便用戶進(jìn)行事故追溯查詢。

    設(shè)置需要查詢的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的電參量報(bào)表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補(bǔ)償因數(shù)、電能。

    該報(bào)表包含所有的回路。幫助用戶了解每個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)運(yùn)行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以此為依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。

    報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。點(diǎn)擊打印報(bào)表，按需要即可打印報(bào)表。

電能報(bào)表

    以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

電能報(bào)表功能

    用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的各回路用電，每個(gè)進(jìn)線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。

    通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量。

    該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。

電流曲線

    對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了電流勢(shì)曲線。便于配電維護(hù)人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(zhǎng)趨勢(shì)，適時(shí)調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。

電流曲線功能

     曲線圖表的X軸表示時(shí)間跨度，Y軸表示量程，選擇相應(yīng)的回路刷新曲線，可顯示選定回路的一天和七天的歷史曲線顯示；

    電流曲線可以幫助用戶進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報(bào)警及事件

實(shí)時(shí)報(bào)警

    實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量。報(bào)警窗口會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開，并一直隱藏在后臺(tái)。

    當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警"窗口就會(huì)自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。

歷史報(bào)警

    通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢到過去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類型，報(bào)警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

系統(tǒng)事件查詢功能

    此界面中，選擇“實(shí)時(shí)事件"，可以查看當(dāng)前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運(yùn)作情況，選擇“事件查詢"，可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的運(yùn)作情況。

4  結(jié)束語(yǔ)

    在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在寶鋼文化中心的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，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(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)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，為工廠解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)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