沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站電力監控系統的設計與應用

摘要：介紹沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站項目，現場(chǎng)采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量、開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控系統實(shí)現配電間配電回路及配電房回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：配電間;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統

0概述 

      本項目為沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站項目新建配電房的電壓電力監控系統。沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司，于2009-03-18在遼寧省注冊成立，屬于熱水的生產(chǎn)和供應業(yè)，主營(yíng)行業(yè)為電力、熱力生產(chǎn)和供應業(yè)，服務(wù)領(lǐng)域為供暖服務(wù)。，注冊資本200萬(wàn)人民幣。公司位于沈陽(yáng)市于洪區北陵鄉八家子村。

     本次項目主要涉及沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站項目中的配電房進(jìn)出線(xiàn)內的多功能電表，其中值班室置于監控值班室。

1需求分析

     為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的配電室等電氣設備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

本技術(shù)條件適用于沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站配電房。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿(mǎn)足本技術(shù)條件，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電房數據監控的要求。

數據采集

     自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

     支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

     支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

    支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

    數據實(shí)時(shí)顯示采用配電箱主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

     數據分析與處理

     數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

    各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

    各設備的用電負荷值計算。

    統計各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

    數據查詢(xún)與展示

    要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

     數據展示功能按照不同用戶(hù)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(shí)時(shí)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(lèi)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(hù)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。

    系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)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(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

     參數設置

     可通過(guò)采集柜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(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

     安科瑞Acrel-2000系統根據沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站項目的現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至樓層的對應的數據采集器然后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接接至監控主機，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

現場(chǎng)共計25臺多功能計量?jì)x表通過(guò)RS485總線(xiàn)接至配電房的通訊管理機，通訊管理機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接到監控主機實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

1）站控管理層

      站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站中主要指置于配電房的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

     通訊層主要是由N2S16-485I-ETS工業(yè)串口服務(wù)器兩臺、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

      現場(chǎng)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(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

智能儀表現場(chǎng)連接示意

      現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至串口服務(wù)器，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

3 系統功能

     變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢(xún)功能，如下圖所示：

參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)一科大廈樓層配電箱進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示

  用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員tigong了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示辦公樓實(shí)驗樓配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

  系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。

4  結束語(yǔ)

       在當今配電設施的應用中，工業(yè)項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在沈陽(yáng)萬(wàn)方熱力供暖有限公司熱源廠(chǎng)及萬(wàn)方換熱站的應用，可以實(shí)現對配電間出線(xiàn)供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，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、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電間內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為工業(yè)項目解決用電問(wèn)題提供了安全可靠的依據，取得了較好的企業(yè)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]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地

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