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摘要：電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站自動化控製是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能服務的一項措施。本文簡單介紹下基於Acrel-3000電能管理軟件和ACR220ELK、ACR230EFLK、ACR330EFLK網(wang)絡(luo)電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)的(de)上(shang)海(hai)羅(luo)涇(jing)礦(kuang)石(shi)碼(ma)頭(tou)的(de)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)在(zai)變(bian)電(dian)站(zhan)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)方(fang)麵(mian)的(de)應(ying)用(yong)。該(gai)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)並(bing)實(shi)現(xian)了(le)一(yi)套(tao)分(fen)散(san)式(shi)采(cai)集(ji)和(he)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)管(guan)理(li)的(de)功(gong)能(neng)，提(ti)高(gao)了(le)供(gong)電(dian)質(zhi)量(liang)和(he)管(guan)理(li)水(shui)平(ping)，具(ju)有(you)簡(jian)明(ming)實(shi)用(yong)、投資少等優點。
關鍵詞：電能管理 電力儀表 電能管理 遠程抄表 羅涇碼頭
0 概述
當(dang)前(qian)，國(guo)內(nei)很(hen)多(duo)建(jian)築(zhu)配(pei)電(dian)仍(reng)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)箱(xiang)式(shi)變(bian)電(dian)站(zhan)配(pei)以(yi)低(di)壓(ya)電(dian)纜(lan)分(fen)接(jie)箱(xiang)實(shi)現(xian)分(fen)散(san)供(gong)電(dian)，給(gei)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)多(duo)的(de)不(bu)便(bian)，且(qie)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)網(wang)絡(luo)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)日(ri)趨(qu)成(cheng)熟(shu)，配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)測(ce)量(liang)、控製等功能的智能化、網絡化已是發展的必然趨勢，配電係統運行中的各種問題可以通過微機全麵解決。
智(zhi)能(neng)化(hua)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)由(you)開(kai)關(guan)配(pei)備(bei)具(ju)有(you)通(tong)信(xin)功(gong)能(neng)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)元(yuan)件(jian)，經(jing)數(shu)字(zi)通(tong)信(xin)與(yu)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)，實(shi)現(xian)對(dui)分(fen)散(san)分(fen)布(bu)的(de)低(di)壓(ya)電(dian)纜(lan)分(fen)接(jie)箱(xiang)內(nei)開(kai)關(guan)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)管(guan)理(li)。係(xi)統(tong)可(ke)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)的(de)實(shi)時(shi)采(cai)集(ji)、數字通信、遠程操作與程序控製及設備維護信息管理等功能。
本文以上海羅涇礦石碼頭電能管理係統為例子，介紹怎麼樣實現變電站的智能化管理。
1 項目概況
上海羅涇礦石碼頭有限公司由上海國際港務(集團)股份有限公司、香港玨瑞投資有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司、馬鞍山鋼鐵股份有限公司，以共同投資、共同經營的方式合資組建。公司於2007年11月1日正式成立，港區位於寶山羅涇地區，距市中心38km，距吳淞口約17km，年吞吐量2200萬噸，可同時停靠2艘20萬噸級(經減載)的超大型散貨船舶，並可對2萬wan噸dun級ji海hai輪lun直zhi接jie進jin行xing裝zhuang船chuan作zuo業ye。在zai世shi界jie上shang首shou次ci實shi現xian供gong貨huo碼ma頭tou和he大da型xing鋼gang鐵tie企qi業ye之zhi間jian的de工gong業ye物wu流liu配pei送song新xin理li念nian，進jin行xing物wu流liu鏈lian及ji生sheng產chan鏈lian的de無wu縫feng隙xi銜xian接jie。
本項目為遠程集抄電能管理係統項目。監控係統的監控範圍是：上海羅涇礦石碼頭2#分變、2B分變、3#分變、4#分變內安裝的100多(duo)個(ge)智(zhi)能(neng)電(dian)測(ce)儀(yi)表(biao)。整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)分(fen)布(bu)式(shi)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)，監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)放(fang)置(zhi)於(yu)辦(ban)公(gong)大(da)樓(lou)八(ba)樓(lou)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)房(fang)內(nei)。四(si)個(ge)變(bian)電(dian)站(zhan)分(fen)別(bie)立(li)在(zai)碼(ma)頭(tou)的(de)四(si)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)位(wei)置(zhi)，廠(chang)區(qu)內(nei)早(zao)前(qian)已(yi)鋪(pu)設(she)好(hao)光(guang)纖(xian)網(wang)絡(luo)，四(si)個(ge)變(bian)電(dian)站(zhan)均(jun)可(ke)通(tong)過(guo)各(ge)網(wang)絡(luo)配(pei)置(zhi)室(shi)接(jie)入(ru)此(ci)光(guang)纖(xian)網(wang)絡(luo)與(yu)辦(ban)公(gong)大(da)樓(lou)進(jin)行(xing)通(tong)訊(xun)連(lian)接(jie)。四(si)個(ge)變(bian)電(dian)站(zhan)的(de)具(ju)體(ti)監(jian)控(kong)點(dian)數(shu)為(wei)：2#分變34個點;2B分變26個點;3#分變16個點;4#分變24個點。
安科瑞電氣股份有限公司於2009年11月承接上海羅涇礦石碼頭遠程自動抄表係統項目的設計與實施。項目采用Acrel-3000型電能管理係統，實現羅涇礦石碼頭變電站的智能化管理
2 客戶需求
a) 模擬顯示2B分變、2分變、3分變、4分變配電室一次圖
b) 實時顯示10kV、700V、400V所有回路監測到的電參數(I、U、P、F、PF、EPI等)
c) 700V變頻器回路電流越限報警，開關變位報警，並能能同時彈出告警窗口，以便讓維護人員迅速的找到報警位置
d) 係統具有自檢功能，當係統的軟件或硬件出現問題時有聲光報警
e) 10kV、700V、400V配電係統負荷實時和曆史曲線顯示
f) 10kV、700V重要所有回路諧波的實時和曆史棒圖
g) 豐富的電能管理功能，(電能棒圖，日用電量趨勢，餅圖等)豐富的報表管理，(日，月複費率電能計量，查詢)，10KV、700V、400V、所有回路具有電能報表查詢功能
h) 用戶賬戶管理，不通等級的用戶賬戶限製查詢不同級別的係統數據
i) 可通過網頁瀏覽的方式在辦公室經局域網瀏覽該係統，以便隨時掌握生產現場用電設備的情況
j) 將該係統裏的電能等重要數據轉發至本公司的生產管理係統的Oracle數據庫，以備進一步處理分析
k) 細化功能根據用戶習慣修改
3 設計及選型參照的標準
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL/T 814-2002 《配電自動化係統功能規範》
DL/T634-2002 《遠動設備和係統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化係統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規範》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建築電氣工程施工質量驗收規範》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB/50198-2011 《監控係統工程技術規範》
4 硬件選型
本項目監控的變電所分為三個電壓類型：10kV、700V、400V。各變配電所的情況為：2#分變9個10kV監控點，19個700V監控點，6個400V監控點;2B分變19個700V監控點，7個400V監控點;3#分變3個10KV監控點，7個700V監控點，6個400V監控點;4#分變8個10kV監控點，10個700V監控點，6個400V監控點，共計100個點。
結合用戶需求和現場的實際情況，10kV電壓段選用上海安科瑞電氣股份有限公司生產的ACR330EFLH諧波表，該儀表的功能特點是：純中文操作界麵，能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。並且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控製輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該係列網絡電力儀表主要應用於變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理係統及智能建築等領域。700V電壓段選用ACR230EFLH諧波表，該儀表的功能特點是：測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。400V電壓段選用ACR220EFL網絡電力儀表，該儀表的功能特點是：三相電流、三相電壓、有功電度的測量、複費率電能的計量以及開關信號的檢測和繼電器遙控輸出。
5 係統的結構
本係統采用分層分布式結構，如下圖所示：
本項目四個分變內10kV配電室監控的設備為碼頭的橋吊、鬥輪堆料機、鬥輪取料機等大型設備;700V配電室監控的設備為變頻器;400V配電室監控的設備為廠區照明用電、皮帶機、維修設備等。數目都少於10個，所以12個(ge)子(zi)配(pei)電(dian)室(shi)現(xian)場(chang)隻(zhi)需(xu)各(ge)鋪(pu)設(she)一(yi)根(gen)總(zong)線(xian)即(ji)可(ke)，該(gai)總(zong)線(xian)將(jiang)智(zhi)能(neng)電(dian)測(ce)儀(yi)表(biao)以(yi)菊(ju)花(hua)鏈(lian)的(de)方(fang)式(shi)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)，然(ran)後(hou)引(yin)致(zhi)各(ge)分(fen)變(bian)的(de)網(wang)絡(luo)配(pei)置(zhi)室(shi)即(ji)可(ke)。四(si)個(ge)分(fen)變(bian)的(de)四(si)個(ge)網(wang)絡(luo)配(pei)置(zhi)室(shi)各(ge)配(pei)有(you)一(yi)個(ge)8口的通訊服務器和 yigesikedeguangduanji，peizhiwanchengzhihoujiangcaijishanglaideshujuchuanzhibangongdaloubaloujisuanjifangneidexitonghoutaijiankongzhuji。benxiangmudeyuanchengchaobiaojidiannengguanlixitonghoutaisheyougaoxingnenggongyejisuanji、顯示器、UPS電源、打印機、報bao警jing蜂feng鳴ming器qi等deng設she備bei。監jian控kong係xi統tong安an裝zhuang在zai計ji算suan機ji上shang，集ji中zhong采cai集ji顯xian示shi現xian場chang設she備bei運yun行xing狀zhuang況kuang，以yi人ren機ji交jiao互hu的de形xing式shi顯xian示shi給gei用yong戶hu，同tong時shi用yong戶hu可ke以yi通tong過guo係xi統tong軟ruan件jian發fa送song指zhi令ling至zhi現xian場chang設she備bei，實shi現xian遠yuan程cheng遙yao控kong功gong能neng。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，通訊方式為半雙工通信;數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲幹擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
6 係統的主要功能
6.1數據采集與處理
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。
數(shu)據(ju)處(chu)理(li)主(zhu)要(yao)是(shi)把(ba)按(an)要(yao)求(qiu)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)電(dian)參(can)量(liang)實(shi)時(shi)準(zhun)確(que)的(de)顯(xian)示(shi)給(gei)用(yong)戶(hu)，達(da)到(dao)配(pei)電(dian)監(jian)控(kong)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)要(yao)求(qiu)，同(tong)時(shi)把(ba)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)至(zhi)數(shu)據(ju)庫(ku)並(bing)供(gong)用(yong)戶(hu)查(zha)詢(xun)。
6.2人機交互
係統提供簡單、易用、良好的用戶使用界麵。采用全中文界麵，CAD圖形顯示低壓配電係統電氣一次主接線圖，顯示配電係統設備狀態及相應實時運行參數，畫麵定時輪巡切換、畫麵實時動態刷新、模擬量顯示、開關量顯示、連續記錄顯示等。
6.3故障報警及事故追憶
在配電係統發生運行故障時，會及時發出聲光報警，提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢、追憶故障原因。
6.4數據庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，並且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
6.5電能成本管理
自動進行日、月、年的電能統計，可以進行尖、峰、平、穀時段設定，實現電能分時段計費功能，同時生成日、月、年報表，電能棒圖、餅圖、電能曲線圖等。
6.6用戶權限管理
可根據買方要求添加、刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產、生活帶來的損失，實現配電係統安全，可靠運行。
6.7運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況、實時顯示重要回路的諧波數據(2―31次諧波)及查詢曆史諧波數據等。
6.8係統特點
通訊線接點少，畫麵顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況;
係統操作簡單，方便用戶使用;
功能可根據用戶的需求靈活變化，係統設計快捷方便，修改軟件簡單明了;
7 結束語
本文講述了變電站綜合自動化係統的特征、結(jie)構(gou)及(ji)其(qi)功(gong)能(neng)。整(zheng)套(tao)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)達(da)到(dao)了(le)預(yu)期(qi)的(de)效(xiao)果(guo)，滿(man)足(zu)用(yong)戶(hu)提(ti)出(chu)的(de)需(xu)求(qiu)。變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)是(shi)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)，要(yao)實(shi)現(xian)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)功(gong)能(neng)，還(hai)有(you)許(xu)多(duo)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)需(xu)要(yao)攻(gong)關(guan)解(jie)決(jue)，作(zuo)者(zhe)相(xiang)信(xin)在(zai)不(bu)太(tai)遠(yuan)的(de)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)管(guan)理(li)便(bian)捷(jie)化(hua)的(de)變(bian)電(dian)站(zhan)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)，將(jiang)有(you)一(yi)個(ge)蓬(peng)勃(bo)的(de)發(fa)展(zhan)期(qi)。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
朱立泉 變配電係統的智能管理係統分析 智能建築電氣技術 2007年第1卷第4期
王振生 解析《變配電所計算機監控係統》智能建築電氣技術 2006年第5卷第3期
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