安科瑞 師晴晴

 江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

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

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

0 概述 

寶鋼集團有限公司（簡稱寶鋼）是中國具競爭力的鋼鐵企業(yè)，自2003年至2007年，寶鋼連續(xù)五年進入世界500強。2007年，標準普爾評級公司宣布：寶鋼集團公司和寶鋼股份長期信用等級確認為“A-"，展望從上年的“穩(wěn)定"上調為“正面"，這是繼2006年12月寶鋼取得歷史高評級“A-"后的又一突破。2007年，寶鋼第三次進入美國《財富》雜志評選的“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，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站部分設計的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1 需求分析

現(xiàn)場共有三座變電室，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)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(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。

對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

對各回路儀表進行實時通訊狀態(tài)顯示。

多用戶權限管理，便于分級操作。

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

2  系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對寶鋼文化中心變配電進行用電監(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變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進線多功能儀表；2#10KV變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進線多功能儀表。系統(tǒng)接入35KV變電室17塊綜合保護裝置，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)工控機擴展端口；1#10KV變電室6塊綜合保護裝置，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；2#10KV變電室6塊綜合保護裝置，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，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1）站控管理層

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

2）網(wǎng)絡通訊層

通訊層主要是由NPORT5410串口服務器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。NPORT5410串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(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)的性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表、綜合保護裝置、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器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

智能儀表現(xiàn)場連接示意

現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，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)上傳至串口服務器NPORT5410，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規(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

本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(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)絡結構圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、報表管理。系統(tǒng)管理員為高等級用戶，高一級的用戶可以添加、刪除下一級別的用戶。

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

標題界面中顯示當前登錄用戶及系統(tǒng)當前時間。

系統(tǒng)界面中顯示當前界面對應各種參數(shù)。

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

配電監(jiān)測界面

配電監(jiān)測功能

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）代表開關柜

當選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統(tǒng)會自動保存。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，溫控儀實時采集的數(shù)據(jù)。

低壓系統(tǒng)圖

此界面可以觀測進線柜及各出線柜的實時運行狀態(tài)。

通訊狀態(tài)

實時顯示接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設備及時維護，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。   

通訊狀態(tài)圖

通訊狀態(tài)能夠看到整個系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡結構，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡診斷功能。能實時監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡故障時，系統(tǒng)自動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。及時通知維系人員進行查詢故障原因。

電參量報表

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

設置需要查詢的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數(shù)、電能。

該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統(tǒng)運行中是否出現(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)，對系統(tǒng)進行更好的管理和優(yōu)化。

報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。點擊打印報表，按需要即可打印報表。

電能報表

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

電能報表功能

    用電量的管理以報表形式呈現(xiàn)，該報表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進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。

通過調節(jié)開始時間和結束時間，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量。

該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電流曲線

對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。

電流曲線功能

曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，選擇相應的回路刷新曲線，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行電能質量分析和故障分析。

報警及事件

實時報警

實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警"窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過調節(jié)開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

系統(tǒng)事件查詢功能

此界面中，選擇“實時事件"，可以查看當前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運作情況，選擇“事件查詢"，可以查詢?nèi)我鈺r刻的運作情況。

4  結束語

在當今配電設施的應用中，變電所的配電性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在寶鋼文化中心的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(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)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

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[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