趙斌

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

【摘要】：介紹克拉瑪依石西作業區，采用智能電力儀表、采集配電現場的各種電參量和開關信號。係統采用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳至後台，通過Acrel-5000型能耗管理係統實現配電室配電回路用電的實時監控和管理。

【關鍵詞】：克拉瑪依石西作業區;智能電力儀表;Acrel-5000;能耗管理係統;

1
、概述 

    截止到2014年4月底，本單位綜合能耗為3.26×104tce
，油氣生產單耗136.78kgce/t，主要生產及能耗數據見表1-1.

表1-1  作業區主要生產及能耗數據統計表

生產現狀：

    作業區目前有比較完善的能源計量器具信息庫。實現了能源計量器具分級分項分類統計分析及動態管理。通過實施測量管理體係
、標準宣貫培訓和現場監督等活動
，強化了能源計量管理，提高了能源計量基礎保障作用和管理水平。

    但是
，各個集輸站庫的用電計量隻有總電量計量
，站庫內的注水係統
、集輸係統等沒有分線計量，且單台能耗設備也無電量計量，不利於提高作業區現場設備管理水平，也不利於細致作業區能耗分析工作

    項目建設內容：現場需要做能耗管理係統改造的有三個站，分別為石南31聯絡站、石西集中處理站和石南油田油氣處理站
，其中石南31聯絡站有儀表78塊,石西集中處理站有儀表35塊,石南油田油氣處理站有儀表59塊
，監控範圍為變配電所儀表。

    由於現場三個需要做能耗監控係統改造的三個石油站相互之間距離很遠（大概十幾公裏），而且現場在沙漠中不適宜布線，也沒有信號，現將三個站分別做成獨立的三個能耗監控係統。

1、需求分析

    為保證生產管理用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控。需要對項目現場的配電室中進線及出線回路進行電壓、電流、功(gong)率(lv)等(deng)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)在(zai)線(xian)監(jian)控(kong)。一(yi)旦(dan)監(jian)控(kong)點(dian)被(bei)監(jian)視(shi)參(can)數(shu)異(yi)常(chang)，能(neng)夠(gou)及(ji)時(shi)檢(jian)測(ce)報(bao)警(jing)，有(you)關(guan)人(ren)員(yuan)采(cai)取(qu)必(bi)要(yao)的(de)措(cuo)施(shi)

，避(bi)免(mian)安(an)全(quan)事(shi)故(gu)的(de)發(fa)生(sheng)。自(zi)動(dong)抄(chao)表(biao)功(gong)能(neng)節(jie)省(sheng)了(le)人(ren)力(li)物(wu)力(li)，功(gong)率(lv)趨(qu)勢(shi)曲(qu)線(xian)功(gong)能(neng)能(neng)夠(gou)直(zhi)觀(guan)的(de)顯(xian)示(shi)各(ge)回(hui)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)與(yu)時(shi)間(jian)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)找(zhao)出(chu)非(fei)正(zheng)常(chang)用(yong)電(dian)回(hui)路(lu)並(bing)且(qie)及(ji)時(shi)進(jin)行(xing)整(zheng)改(gai)，建(jian)立(li)能(neng)耗(hao)多(duo)級(ji)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)提(ti)供(gong)用(yong)能(neng)分(fen)析(xi)依(yi)據(ju)。

    本技術條件適用於克拉瑪依石西作業區配電室。供方產品應具有高安全性與可靠性

、易於擴展、便於維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不僅限於此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

數據采集

    自動采集現場所有電量儀表的模擬量數據，自動采集現場開關狀態以及故障狀態等開關量數據。

    支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鍾～24小時）。

    支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動處理。

    支持多線程處理機製，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。

    數據實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。

數據分析與處理

    數據的綜合統計、分析需要實現以下功能：

    各設備用電數據小時
、日、月
、年等時間段內的統計、計算。

    各設備的用電負荷（有功
、無功）最大
、最小、平均值計算。

    統計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

數據查詢與展示

    要(yao)求(qiu)能(neng)方(fang)便(bian)實(shi)現(xian)客(ke)戶(hu)端(duan)查(zha)詢(xun)和(he)各(ge)級(ji)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)查(zha)詢(xun)，查(zha)詢(xun)界(jie)麵(mian)能(neng)適(shi)應(ying)各(ge)級(ji)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)靈(ling)活(huo)的(de)條(tiao)件(jian)組(zu)合(he)查(zha)詢(xun)和(he)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)
，各(ge)類(lei)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)的(de)數(shu)據(ju)可(ke)靈(ling)活(huo)采(cai)用(yong)報(bao)表(biao)等(deng)多(duo)種(zhong)圖(tu)表(biao)方(fang)式(shi)直(zhi)觀(guan)的(de)展(zhan)示(shi)功(gong)能(neng)。

    數據展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

    操作層具備用能分析

、累計用量、實時監測
、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

    管理層具備用能數據統計和分析
、分類分項的對比、對標分析等功能。

    決策層具備用能數據分析
、數據刪除
、數據庫導入/導出等功能。

權限管理

    要求對不同用戶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。

    係統要求具備合理完善的用戶安全控製機製，能使應用環境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    節能改造及效果評估

    要求為生產節能改造提供數據支撐，並能提供節能改造前後的效果評估。

參數設置

    可通過采集櫃設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

    故障判斷與報警具有故障自動判斷並采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關故障，電壓、電dian流liu超chao限xian，現xian場chang采cai集ji模mo塊kuai通tong訊xun故gu障zhang，與yu監jian控kong係xi統tong通tong訊xun故gu障zhang等deng。報bao警jing時shi間jian自zi動dong記ji入ru係xi統tong數shu據ju庫ku
，方fang便bian用yong戶hu查zha詢xun

，工gong作zuo人ren員yuan可ke隨sui時shi掌zhang握wo變bian配pei電dian站zhan實shi時shi運yun行xing狀zhuang態tai，發fa現xian變bian配pei電dian運yun行xing故gu障zhang並bing作zuo出chu相xiang應ying處chu理li，提ti高gao變bian配pei電dian的de管guan理li效xiao率lv
，提ti升sheng電dian力li係xi統tong安an全quan性xing、可靠性。

2  係統方案

    安科瑞Acrel-5000xitonggenjukelamayishixizuoyequxianchangshijiqingkuang，zhengtiwangluojiegoucaiyongpingbishuangjiaoxianzhijiejiezhishujucaijiqiranhoutongguowangxianzhijiejiezhipeidianshidejiankongzhuji，baozhanglenenghaoguanlixitongchuanshudewendingxingyushishixing。

1）站控管理層

    站控管理層針對能耗管理係統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在克拉瑪依石西作業區工程中主要指置於一層配電室的監控主機。

2）網絡通訊層

     通訊層主要是由Nport5410I一台、以太網設備及總線網絡組成。Nport5410I串口服務器主要功能是監測現場智能儀表
；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現分站與主站之間的數據交互，使配電係統管理集中化、信息化、智能化
，極大提高了配電係統的安全性
、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現場設備層

    現場設備層是數據采集終端
，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該值班室監控主機進行組網
，實現遠程數據采集。

係統結構圖

智能儀表現場連接示意

    現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接
，每根總線連接智能儀表數量在20隻左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然後將數據上傳至串口服務器Nport5610-16，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

    進線回路采用ACR320ELH多功能液晶顯示儀表，出線回路采用PZ72-E4/KC，能夠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。

3  係統功能

    變bian電dian所suo實shi時shi監jian控kong係xi統tong圖tu為wei主zhu監jian控kong畫hua麵mian，主zhu要yao實shi時shi監jian測ce變bian電dian所suo所suo有you回hui路lu的de運yun行xing狀zhuang態tai，紅hong色se代dai表biao合he閘zha
，綠lv色se代dai表biao分fen閘zha。在zai係xi統tong圖tu中zhong可ke以yi直zhi觀guan的de看kan到dao每mei路lu進jin線xian和he出chu線xian的de運yun行xing參can數shu和he狀zhuang態tai，可ke以yi看kan到dao變bian壓ya器qi出chu線xian側ce的de所suo有you常chang規gui電dian力li參can數shu
，如ru：三相電壓
、電流
、有功功率、無功功率、功率因數
、頻率、有功電度等。如下圖所：

一次係統圖

    遙(yao)信(xin)和(he)遙(yao)測(ce)報(bao)警(jing)功(gong)能(neng)
，主(zhu)要(yao)完(wan)成(cheng)對(dui)低(di)壓(ya)各(ge)出(chu)線(xian)回(hui)路(lu)的(de)開(kai)關(guan)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)和(he)負(fu)載(zai)進(jin)線(xian)監(jian)控(kong)，對(dui)開(kai)關(guan)變(bian)位(wei)和(he)負(fu)載(zai)越(yue)限(xian)彈(dan)出(chu)報(bao)警(jing)界(jie)麵(mian)指(zhi)示(shi)具(ju)體(ti)的(de)報(bao)警(jing)位(wei)置(zhi)並(bing)聲(sheng)音(yin)報(bao)警(jing)
，提(ti)醒(xing)值(zhi)班(ban)人(ren)員(yuan)及(ji)時(shi)處(chu)理(li)。負(fu)載(zai)越(yue)限(xian)值(zhi)在(zai)相(xiang)應(ying)權(quan)限(xian)下(xia)可(ke)自(zi)由(you)設(she)置(zhi)。    

    事shi件jian告gao警jing記ji錄lu功gong能neng
，主zhu要yao完wan成cheng對dui查zha詢xun時shi間jian段duan內nei出chu現xian的de報bao警jing信xin息xi事shi件jian記ji錄lu以yi及ji發fa生sheng時shi間jian
，為wei值zhi班ban人ren員yuan提ti供gong依yi據ju並bing且qie分fen析xi事shi故gu發fa生sheng的de原yuan因yin，如ru下xia圖tu所suo示shi：

報警功能實時查詢

    canshuchaobiaogongneng，zhuyaoduidiyagechuxianhuiludediancanshujinxianzhaxun。zhichirenyishikediancanshuzhaxun，jubeishujudaochuhebaobiaodayindenggongneng。gaibaobiaozhaxunkelamayishixizuoyequpeidianshijinchuxiangediyahuiludediancanshu，zhuyaobaokuo：三相電流
、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數據庫關聯

，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數抄表

    用(yong)電(dian)量(liang)報(bao)表(biao)功(gong)能(neng)，可(ke)選(xuan)擇(ze)時(shi)間(jian)段(duan)進(jin)行(xing)查(zha)詢(xun)，支(zhi)持(chi)任(ren)意(yi)時(shi)間(jian)段(duan)電(dian)度(du)累(lei)計(ji)查(zha)詢(xun)
，具(ju)備(bei)數(shu)據(ju)導(dao)出(chu)和(he)報(bao)表(biao)打(da)印(yin)等(deng)功(gong)能(neng)。為(wei)值(zhi)班(ban)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)精(jing)確(que)可(ke)靠(kao)的(de)能(neng)耗(hao)報(bao)表(biao)。該(gai)報(bao)表(biao)各(ge)回(hui)路(lu)名(ming)稱(cheng)和(he)數(shu)據(ju)庫(ku)關(guan)聯(lian)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)修(xiu)改(gai)回(hui)路(lu)名(ming)稱(cheng)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)
，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)打(da)印(yin)報(bao)表(biao)，可(ke)以(yi)以(yi)EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

能耗報表

    係xi統tong通tong訊xun結jie構gou示shi意yi圖tu，主zhu要yao顯xian示shi係xi統tong的de組zu網wang結jie構gou，係xi統tong采cai用yong分fen層ceng分fen布bu式shi結jie構gou
，同tong時shi監jian測ce間jian隔ge層ceng設she備bei的de通tong信xin狀zhuang態tai。紅hong色se表biao示shi通tong訊xun正zheng常chang，綠lv色se表biao示shi通tong訊xun故gu障zhang。下xia圖tu為wei變bian電dian所suo通tong訊xun狀zhuang態tai示shi意yi圖tu。

通訊結構示意圖

    fuhequshiquxianjiemianzhongkezhiguandezhakanhuiludefuheyunxingqingkuang。zhakanshishihelishiqushiquxian，dianjihuamianxiangyinganniuhuocaidanxiangkeyiwanchengxiangyinggongnengdeqiehuan；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

4  結束語

    在當今配電設施的應用中

，石油項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-5000能(neng)耗(hao)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)在(zai)克(ke)拉(la)瑪(ma)依(yi)石(shi)西(xi)作(zuo)業(ye)區(qu)的(de)應(ying)用(yong)
，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)配(pei)電(dian)室(shi)供(gong)配(pei)電(dian)回(hui)路(lu)用(yong)電(dian)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)，不(bu)僅(jin)能(neng)顯(xian)示(shi)回(hui)路(lu)用(yong)電(dian)狀(zhuang)況(kuang)，還(hai)具(ju)有(you)網(wang)絡(luo)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)
，可(ke)以(yi)與(yu)串(chuan)口(kou)服(fu)務(wu)器(qi)、計算機等組成能耗管理係統。係統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示
，並生成各種能耗報表
、分析曲線、圖形等，便於能耗的遠程抄表以及分析
、研究，該係統運行安全、可靠
、穩定
，為該項目解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的企業效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》
， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控係統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風[3]《電力監控運用於10kv供配電設計》
，姚強，科技天地

作者簡介：
趙斌，男

，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理係統.

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