淺談電能管理系統在廣播電視發(fā)射臺低壓配電中的應用

摘要：本文介紹利用先進(jìn)的智能電力儀表技術(shù)，完成對配電系統電能的智能管理。它的使用不但可以24小時(shí)在線(xiàn)檢測供電運行狀況，而且還可以自動(dòng)發(fā)出控制指令和告警信息，自動(dòng)記錄配電系統運行參數、統計有關(guān)信息。為廣播電視安全播出提供了供電保障，還大大減輕了值班人員的工作強度，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：低壓配電電能管理；智能監測

        單位目前用電負荷在60~85kWh,主供電有:10kV供電線(xiàn)路一回沒(méi)有備用回路;160kV10kV/0.38kV三相主變壓器1臺;125kV柴油發(fā)電機一組。配電設備共計有:市電輸入柜1個(gè),配電柜5個(gè),機/市電切換入柜1個(gè),100kV三相穩壓器2臺。其中發(fā)電機房配電系統距離機房控制室近60m,有市電輸入柜1個(gè),切換柜1個(gè),配電柜1個(gè)(3個(gè)回路):發(fā)射機房在三樓,有配電柜3個(gè);二樓有配電室配電柜1個(gè)(4個(gè)輸出回路),穩壓器兩臺。保護裝置:具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相保護等功能智能能斷路器2個(gè),分別裝配兩個(gè)配電柜中。配電系統結構如圖1所示。

圖1配電系統結構圖

2.1設計目的

   （1）實(shí)現對系統內低壓配電系統的監測、控制和管理。

   （2）實(shí)現對整個(gè)配電系統的相線(xiàn)電壓、電流,系統有功、無(wú)功、視在功率,功率因數、系統頻率的監測

   （3）具有越限報警功能

   （4）應急控制功能

2.2設計原理

     現代自動(dòng)化監控系統是在現代計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的,自動(dòng)監控系統也是一種信息管理系統,系統信息包括:采集和變換信息;通信設備傳送信息;調度中心使用信息。

微機監控系統原理框圖如圖2所示。

圖2微機監控系統原理框圖

      機房低壓配電監控管理系統就是基于上述原理和結合單位實(shí)際情況建立起來(lái)的。電能管理系統多采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構,即站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層組成。站控管理層是針對配電監控系統的管理人員,是人機交互的直接窗口,也是系統的頂層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備,如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。監控系統軟件具有良好的人機交互界面,對采集的現場(chǎng)各類(lèi)數據信息計算、分析與處理,并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場(chǎng)的運行狀況。

     網(wǎng)絡(luò )通訊層主要是由通訊管理機、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。該層是數據信息交換的橋梁,負責對現場(chǎng)設備回送的數據信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí),轉達上位機對現場(chǎng)設備的各種控制命令?，F場(chǎng)設備層是數據采集終端(RTU),主要由智能儀表組成,采用具有高可靠性、帶有現場(chǎng)總線(xiàn)連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端,向數據中心上傳存儲的監測數據。測量?jì)x表?yè)撝?zhù)基層的數據采集任務(wù),其監測的數據必完整、準確并實(shí)時(shí)傳送至數據中心。

     經(jīng)過(guò)分析只要在配電室1配出柜輸入端、配電室2的輸入柜輸入端、發(fā)射機房(穩壓器1、穩壓器2、非穩壓3回路)輸入端安裝采集裝置就可以了解和控制整個(gè)配電系統的供電情況?？傮w結構設計圖如圖3所示。

     采集終端位置見(jiàn)圖中的智能電表設備機房3塊、配電室一配出柜1塊、配電室二低壓配電柜1塊,計5塊。

圖3總體結構圖

4.1概述

      用戶(hù)端消耗著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對用戶(hù)可靠、安全、節約用電有十分重要的意義。構建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶(hù)端智能儀表、智能用電管理終端等設備用電管理解決方案，實(shí)現電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向良性互動(dòng)。用戶(hù)端急需解決的研究?jì)热葜饕ǎ合冗M(jìn)的表計，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶(hù)用電管理系統、需求側管理等課題。

     安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對用戶(hù)端用電情況進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各分項用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約電能，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。

4.2應用場(chǎng)所

    （1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

    （2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機構建筑等）；

    （3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè )場(chǎng)所等）；

    （4）科教文衛建筑（文化、教育、科研、醫療衛生、體育建筑等）；

    （5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數據中心等）；

    （6）交通運輸建筑（機場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

4.3系統結構

 

 

 

4.4系統功能

4.4.1實(shí)時(shí)監測

       系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

4.4.2電能統計報表

       系統以豐富的報表支撐計量體系的完整性。系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護計量體系的正確性。

4.4.3詳細電參量查詢(xún)

       在配電一次圖中，當鼠標移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標指針變?yōu)槭中?，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢曲線(xiàn)及24小時(shí)電壓趨勢曲線(xiàn)。

4.4.4運行報表

       系統具有實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、時(shí)間或選擇查詢(xún)更新的記錄數據等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。用戶(hù)可以根據需要定制運行日報、月報，支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶(hù)要求導出PDF格式文件。

4.4.5變壓器運行監視

       系統對配電系統總進(jìn)線(xiàn)、主變壓器、重要負荷出線(xiàn)的運行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監視，用曲線(xiàn)顯示電流、變壓器運行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負荷率等運行趨勢，分析變壓器負荷率及損耗，方便運行維護人員及時(shí)掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

 

4.4.6實(shí)時(shí)報警

       系統具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并根據事件等級發(fā)出告警。系統報警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

4.4.7歷史事件查詢(xún)

       系統能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

4.4.8電能質(zhì)量監測

       系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量進(jìn)行持續性的監測，運行維護人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報表掌握進(jìn)線(xiàn)、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監測功能的電力儀表，不需要可刪除。

4.4.9遙控操作

       系統支持對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統自動(dòng)生成操作記錄，記錄內容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現該功能需要斷路器本身具有電操機構及保護保測控裝置具備遙控功能等硬件設備的支持。

4.4.10用戶(hù)權限管理

         系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.4.11通訊狀態(tài)圖

         系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

4.4.12視頻監控

         視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

4.4.13用戶(hù)報告

         用戶(hù)報告頁(yè)面主要用于對選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、報警事件等進(jìn)行統計分析。

4.4.14 APP支持

          電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún)，設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)等。

 

4.5系統硬件配置清單

 

     低壓電能監控管理系統經(jīng)過(guò)實(shí)際的運行,基本能夠滿(mǎn)足日常電能管理監測要求,解決了不少用電中存在(三相不平衡、中性線(xiàn)電流過(guò)大等)的問(wèn)題。它能夠清楚記錄配電系統日常運行參數,特別對三相不平衡、過(guò)電壓電流等非正常情況能清楚記錄每個(gè)報警的數據、時(shí)間,為提高配電維護管理水平,保證廣播電視安全播出提供十分有價(jià)值的資料。不間斷地實(shí)時(shí)監測系統,克服以往過(guò)分依賴(lài)值班員的作法,實(shí)現管理由“人工"到“智能"的根本性轉變,大大減輕值班人員的工作量,提高工作效率,增加設用電的可靠性,為安全用電打下良好基礎。

[1]劉家曉.廣播電視發(fā)射臺低壓配電系統電能管理技術(shù)的應用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊 2022.05版

柏為為，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能源管控研究發(fā)展。