|
周中1
（1上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801）
摘要：介紹了ACR330ELH電力質量分析儀表在智能配電監控係統中的實際應用，詳述了該係列儀表的功能及技術指標，並給出了係統結構、軟件實現及係統功能。
關鍵詞：ACREL-2000，導軌式安裝，ADL電能表，RS485通訊，電能管理, 電力監控
0 前言
目前，供配電產業的發展及可靠性對國民經濟的發展起著舉足輕重的作用,全國各地重點工程項目、標誌性建築/大型公共設施等大麵積多變電所用戶的急劇增加，對供配電係統的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響範圍提出了更高的要求。
安科瑞的Acrel-2000型電力監控係統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為係統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控製提供了基礎平台。 該電力監控係統可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時曆史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower、“軟”控製策略軟件AcrStrategy、通信網關服務器AcrFieldComm、OPC產品、Web門戶工具等，可以廣泛的應用於企業信息化、DCS係統、PLC係統、SCADA係統。
1. 係統結構
Acrel-2000係列電力監控係統是基於10kV及以下變配電係統的監測與管理，該係統（簡稱Acrel-2000型係統）由管理層（站控層）、通訊層（中間層）、間隔層（現場監控層）三部分組成，見下圖。
管理層
由高性能的工業控製計算機、顯示器、打印機、UPS不間斷電源、GPS時間對時器、聲光報警設備等組成，主要作用是把通訊層采集到現場設備的數據通過ACRHMI人機對話界麵的方式顯示給用戶，同時發送命令給間隔層設備。它也是係統與運行管理人之間的對話接口。
通信層
位於管理層與間隔層中間，采用現場管理機（前置處理機或光纖環網交換機或通信服務器或以太網關）等(deng)作(zuo)為(wei)通(tong)信(xin)層(ceng)。主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)將(jiang)多(duo)種(zhong)裝(zhuang)置(zhi)和(he)設(she)備(bei)通(tong)過(guo)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)技(ji)術(shu)，有(you)機(ji)地(di)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)，並(bing)且(qie)在(zai)測(ce)控(kong)網(wang)上(shang)實(shi)現(xian)信(xin)息(xi)交(jiao)換(huan)和(he)資(zi)源(yuan)共(gong)享(xiang)，它(ta)具(ju)有(you)強(qiang)大(da)的(de)通(tong)信(xin)和(he)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)能(neng)力(li)。實(shi)現(xian)“上傳下達”的作用。
間隔層
安裝微機保護測控裝置、綜合電力監控儀表、開關量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器輸出模塊、脈衝采集模塊等。采用最先進地高精度交流采樣技術通過RS485通信接口上傳到通信層。實現對現場數據采集和就地顯示功能及通信命令地實施。
間隔層是整個Acrel-2000型(xing)係(xi)統(tong)的(de)最(zui)關(guan)鍵(jian)部(bu)分(fen)，它(ta)既(ji)是(shi)分(fen)散(san)控(kong)製(zhi)的(de)核(he)心(xin)，也(ye)是(shi)保(bao)證(zheng)管(guan)理(li)層(ceng)得(de)到(dao)正(zheng)確(que)數(shu)據(ju)的(de)源(yuan)頭(tou)。本(ben)係(xi)統(tong)對(dui)於(yu)高(gao)低(di)壓(ya)二(er)次(ci)設(she)備(bei)的(de)配(pei)置(zhi)都(dou)高(gao)於(yu)或(huo)符(fu)合(he)國(guo)家(jia)的(de)標(biao)準(zhun)。
2. 功能介紹
Acrel2000電力監控係統軟件在電力行業已得到了廣泛的應用，功能強大，主要包括有：
2.1 友好的人機交互界麵（HMI）
標準的變配電係統具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的係統具有多畫麵切換及畫麵導航的功能；分散的配電係統具有空間地理平麵的係統主畫麵。 主畫麵可直觀顯示各回路的運行狀態，並具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示於人機交互界麵並實時刷新。
2.2 用戶管理
本軟件可對不同級別的用戶賦以不同權限，從而保證係統在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令後方可完成該操作。
2.3 數據采集處理
Acrel-2000型電力監控係統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態(包括三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態等)，將采集到的數據或直接顯示、或通過統計計算生成新的直觀的數據信息再顯示（總係統功率、負荷最大值、功率因數上下限等），並對重要的信息量進行數據庫存儲。
2.4 趨勢曲線分析
xitongtigongleshishiquxianhelishiqushiliangzhongquxianfenxijiemian，tongguotiaoyongxiangguanhuilushishiquxianjiemianfenxigaihuiludangqiandeyunxingfuhezhuangkuang。rutongguotiaoyongmoupeichuhuiludeshishiquxiankefenxigaihuiludedianqishebeisuoyinqidexinhaobodongqingkuang。xitongdelishiqushijixitongduisuoyouyicunchushujujunkezhakanqilishiqushi，fangbiangongchengrenyuanduijiancedepeidianwangluojinxingzhiliangfenxi。
2.5 報表管理
係統具有標準的電能報表格式並可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，係統可自動統計。可自動生成各種類型的實時運行報表、曆史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印係統記錄的所有數據值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據複費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；係統設計還可根據用戶需求量身定製滿足不同要求的報表輸出功能。
2.6 事件記錄和故障報警
係統對所有用戶操作、開關變位、參can量liang越yue限xian及ji其qi它ta用yong戶hu實shi際ji需xu求qiu的de事shi件jian均jun具ju有you詳xiang細xi的de記ji錄lu功gong能neng，包bao括kuo事shi件jian發fa生sheng的de時shi間jian位wei置zhi，當dang前qian值zhi班ban人ren員yuan事shi件jian是shi否fou確que認ren等deng信xin息xi，對dui開kai關guan變bian位wei、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運動設備發送控製指令或提示值班人員迅速排除故障。
2.7 五遙功能
Acrel-2000型係統不僅能實現常規的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調”功能外，還可以實現“遙設”功能。
遙信：實時對開關地運行狀態，保護工作等開關量進行監視。計算機實時顯示和自動報警。
遙控：通過計算機屏幕選擇相應的站號，開關號，合/分閘等信息，並在屏幕上將選擇的開關狀態反饋出來，確認後執行，實時記錄操作時間、類型合開關號等。
遙測：通過計算機實時對係統電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、超限報警、頻率進行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線，棒圖，自動生成報表。
遙調：用於有載變壓器的調壓升/降。
遙設：用於遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控製字；以及調整各種儀表的工作狀態。
3. 係統性能指標
Acrel-2000型係統性能指標見下表
|
序號
|
內容
|
指標
|
序號
|
內容
|
指標
|
|
1
|
事件記錄正確率
|
≥99.9％
|
8
|
事故時遙信變位傳送時間
|
≤1S
|
|
2
|
遙信正確率
|
100％
|
9
|
事故推畫麵時間
|
<2S
|
|
3
|
遙控正確率
|
100％
|
10
|
遙信變位
|
<1S
|
|
4
|
遙調正確率
|
100％
|
11
|
遙控過程完成
|
<3S
|
|
5
|
遙測正確率
|
≥99.9％
|
12
|
模擬量測量綜合誤差
|
<0.5%
|
|
6
|
重要遙測更新周期
|
<2S
|
13
|
電網頻率測量誤差
|
<0.01Hz
|
|
7
|
一般遙測更新周期
|
<3S
|
|
|
|
4. 軟件界麵
4.1 35kv變電站的主接線圖畫麵。
4.2 電壓、電流波形計數值顯示界麵，以及棒圖、餅圖的顯示。
4.3對某個用電單位的不同用電設備進行實時的報表查詢和顯示，並可以打印輸出。
4.4可實現定值管理功能，斷路器分合閘顯示，電參數顯示，以及保護功能。
4.5 遙信遙控功能
4.6 遙控界麵：符合電力係統規範，要求輸入密碼，且有監護人在才能完成！
4.7 報警/遙控自動彈出報警工具條！
5．中壓保護裝置
安科瑞公司的M係列可編程型微機保護測控裝置，采用大容量、資源冗餘設計，適用於35kv及以下的電壓等級電網的保護、控製、測量和監視，可配置為線路、電容器、電動機、進線互投（貫通線備投）等不同回路提供保護功能的數字微機繼電保護控製裝置。它可用於不同的主接線方式，如單母線、雙母線及多母線接線等方式，也支持不同類型的電網，如中性點不接地係統、經消弧線圈接地係統和小電阻接地係統。
應用行業：廣泛應用於電力、化工、國防、建材、市政、學校、醫院、建築、交通、冶金等行業。
5.1 M係列中壓保護裝置特點
高可靠性設計
本產品全部采用工業級元器件，所有與外界的連接都做了充分的電氣隔離，內置抗雷擊保護電路和電源濾波器。專業的EMC設計，對裝置輸入電源、模擬和數字電源進行實時的監測，保證了其運行的可靠性。
強大的邏輯可編程
通過邏輯元件的組合，同一台裝置可設計成為實現不同保護功能的綜合保護裝置。
靈活方便的接線方式
其輸入的交流電壓可接相電壓、線電壓、零序電壓或是不平衡電壓，適應各種PT接線方式。
高精度的測量和計量
保護CT和測量CTfenkaishuru，baozhengleceliangjingduhegaokekaoxingyaoqiu。caiyongpinlvgenzongjishu，shishidejiancexitongdepinlvbianhua，shishidetiaozhengshujudecaiyangshijianjiange，nengbaozhengzaijipinpianligongpin50Hz很大的情況下準確計算出當時係統的基頻分量，諧波分量和零序分量。
故障錄波
在每個采樣點對所有交流輸入量、狀態量、開出量和保護模塊進行實時的采集並記錄。
保護定值切換
可通過麵板和通訊方式進行切換，組別切換功能使其快速的方便的適應多種運行方式。
通訊功能
以太網通訊規約：Modbus；TCP/IP。不同的通訊口可設不同的通訊規約，可以同時運行。
斷電保持功能
間隙中斷條件下，100ms內電源失電，裝置不失電。電源失電50ms後，裝置產生失電SOE，並保存重要數據。
5.2 M係列中壓繼電保護裝置保護功能
相瞬時速斷電流保護；相限時速斷電流保護；相過電流保護；相反時限過流保護；零序定時限一段、二段保護；過電壓告警；過電壓跳閘；三相一次重合閘；合閘後加速；控製回路斷線告警；非電量保護；PT斷線告警；負序定時限過流一段；負序定時限過流二段；堵轉保護；啟動時間過長保護；過熱告警保護；過熱跳閘保護；零序過壓保護；不平衡電壓、電流保護；低電壓保護；失壓重啟動保護。
5.3 M係列中壓繼電保護裝置型號及保護功能一覽表
M5係列中壓繼電保護裝置型號及功能表：
|
|
型號
|
主要功能
|
|
|
M5-F
|
相定時限過流保護一段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護二段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控製回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、低電壓保護(失壓保護)、CT斷線、斷路器遙控分合、三相多次重合閘、重合閘後加速、頻率保護、低周減載〔無壓、無流、滑差閉鎖)
|
|
M5-M
|
相定時限過流保護一段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控製回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、堵轉保護、負序過流保護(兩段、反時限)、電機啟動時間過長保護、電機過熱保護、電機低電流保護、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合
|
|
M5-B
|
相定時限過流保護二段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、控製回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、CT斷線、斷路器遙控分合、重合閘後加速、進線、母聯備自投
|
|
M5-C
|
相定時限過流保護二段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、不平衡電壓、控製回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、
零序過壓保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合
|
|
M5-T
|
相定時限過流保護二段(可選複合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控製回路異常告警、
PT斷線、斷路器失靈告警、零序過壓保護、過負荷啟動冷風、閉鎖有載調壓、輕瓦斯告警、重瓦斯跳閘、壓力釋放、溫度保護、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合
|
M4係列中壓繼電保護裝置功能表：
|
|
型號
|
主要功能
|
|
|
M4-F
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、三相一次重合閘、合閘後加速、控製回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、
零序過壓保護
|
|
M4-M
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控製回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、負序定時限過流一段、
負序定時限過流二段、堵轉保護、啟動時間過長保護、過熱告警保護、
過熱跳閘保護、不平衡電流保護、低電壓保護、失壓重啟動
|
|
M4-C
|
相限時速斷電流保護、、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控製回路斷線告警、PT斷線告警、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、低電壓保護
|
|
M4-I
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、控製回路斷線告警、PT斷線告警、過電壓告警、進線互投/貫通線備投
|
|
M4-U
|
過電壓告警、PT斷線告警、低電壓保護
|
M3係列中壓繼電保護裝置功能表：
|
|
型號
|
主要功能
|
|
|
M3-F
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、三相一次重合閘、合閘後加速、控製回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、零序過壓保護
|
|
M3-C
|
相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控製回路斷線告警、PT斷線告警、不平衡電壓保護、
不平衡電流保護、低電壓保護
|
|
M3-M
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相反時限過流保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控製回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、負序定時限過流一段、負序定時限過流二段、堵轉保護、啟動時間過長保護、過熱告警保護、過熱跳閘保護
|
|
M3-I
|
相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、控製回路斷線告警、PT斷線告警
|
|
M3-U
|
PT斷線告警、過電壓告警、低電壓保護
|
6. 低壓部分常用裝置
對於0.4KV的低壓係統常選用ACR係列網絡電力儀表、ARD3電動機保護器，ARC係列電容器補償裝置等。
6.1 0.4kv低壓進線端常裝設ACR330ELH網絡電力儀表。
 該裝置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz測量；四象限電能計量、複費率電能累計、THDu、THDi、CF(電壓波峰係數)、THFF(電話波形因子)、電流K係數、電壓電流正/負零序分量、2-21次各次諧波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD顯示。
6.2 低壓功率因數補償回路選用ARC-12/J-C型功率因數自動補償控製儀。
 該裝置具有功能：可以控製6～12組電容器的自動/手動投切，過壓保護、欠流鎖定、過諧停切、12DI輸入、Pt100溫度檢測控製櫃內溫度等功能。
6.3 一般0.4kV三相出線選用ACR220EL網絡電力儀表。
 具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。
6.4 低壓馬達回路選用ARD係列電動機保護器。
 標配功能：過載保護、欠載保護、斷相保護、不平衡保護、阻塞保護、堵轉保護、起動超時保護、外部故障保護、各種啟動方式。選配功能：接地/漏電保護、模擬量（4～20mA）輸出、電壓功能、溫度保護、分體顯示麵板。
6.5在0.4kV三相出線中， 為了節省費用，現場測量設備可選 AMC16係列多回路監控裝置，可以用來替代三台ACR220EL網絡電力儀表。
 該裝置具有功能：同一母線下的三相I、kW、kWh測量、18路DI、1路DO，RS485/Modbus。
6.6 0.4kV單相出線可選用1台ACR10E網絡電力儀表。
 具有功能：單相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。
6.7在0.4kV出線回路中，為了節省費用，也可選用ARTU四遙單元。
 1台ARTU-K32采集32路開關量，1台ARTU-J16完成16路繼電器輸出，1台ARTU-P32完成32路脈衝采集，1台ARTU-DM32完成直流4-20mA共32路模擬量采集。
參考文獻
1. 上海安科瑞電氣股份有限公司.ACR330ELH電力質量分析儀表選型手冊.2009.6
2. 任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南. 北京.中國電力出版社. 2007.4
3. 《變配電所計算機監控係統工程實例》 黃陽，智能建築電氣技術，2006年7月第5卷第3期。
作者簡介：
周中，男，漢族，學士，主要研究方向為電能分項管理研究，電話：800-8206632，郵箱：
|
