安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)在山東俏家裝飾 新材料有限公司10kV配電工程的應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1 概述

   江北新區(qū)智能電網(wǎng)調(diào)度中心項目位于天浦路以西、浦濱路以南地塊，總用地面積46畝，總建筑面積約10.6萬平方米，計劃投資總額6.8億元，由江北新區(qū)公共工程建設(shè)中心負責建設(shè)，建設(shè)內(nèi)容為一座精裝修的智能電網(wǎng)調(diào)度管理中心，設(shè)有：辦公樓、機房、倉庫、食堂、維修車間、地下停車庫。該項目采用“一次設(shè)計，分期實施”的建設(shè)模式，一期工程建筑面積約3.79萬平方米，投資額3億元，于2017年9月開工，計劃2019年春節(jié)投入使用。

  本項目設(shè)置1座10kV中心站，1座10/0.4kV變電所，均位于一層；10kV中心站為兩進兩出帶聯(lián)絡(luò)，配置容量為3200kVA；10/0.4kV變電所設(shè)兩臺1600kVA變壓器，為本工程各電氣裝置及設(shè)備配電。計量方式采用高供高計，計量柜中有功電度表、電流互感器等應經(jīng)供電部門確認，值班室設(shè)在10kV中心站內(nèi)。本項目高壓部分采用單母線分段運行方式，正常時母聯(lián)開關(guān)斷開；當其中一路失電時，兩段進線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)互投手復，開關(guān)之間應具有電氣加機械聯(lián)鎖（三鎖二鑰匙）功能。高壓開關(guān)采用真空斷路器，直流操作；采用定時限過流保護，高壓開關(guān)柜應具備五防功能。低壓部分采用單母線分段運行方式，正常時母聯(lián)開關(guān)斷開；當其中一路失電時，兩段進線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)互投手復，開關(guān)之間應具有電氣加機械聯(lián)鎖（三鎖二鑰匙）功能，低壓進線柜處測量儀應具有諧波檢測功能。無功功率采用低壓側(cè)自動補償，功率因數(shù)達到0.95以上，具有過零自切、分相補償、諧波、無觸點等功能。進線和母聯(lián)開關(guān)均帶分勵與失壓脫扣器，出線開關(guān)均帶分勵脫扣器并按要求在部分出線開關(guān)做非消防電源切除。本工程設(shè)置變電所微機保護測控裝置，具有控制、測量、檢測和通訊功能，同時具有諧波檢測功能。

2 需求分析

本次針對南京江北新區(qū)智能電網(wǎng)調(diào)度管理中心一期10kV配電工程項目，需要達到如下要求以實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。功能需求如下：

（一）針對每一配電回路，需要配置具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護的微機保護裝置，來確認供電系統(tǒng)運行。

（二）針對每一配電回路，需要配置可編程智能電測儀表，實時監(jiān)測高精度的全電量參數(shù)。

（三）針對整個配電工程配置一臺電力監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控配電室的運行，其功能應包含：

（1）電壓、電流、功率、功率因數(shù)以及頻率等監(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。

（2）對回路的電能集中抄送功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

（3）對回路儀表進行實時通訊狀態(tài)顯示。

（4）多用戶權(quán)限管理，便于分級操作。

3 系統(tǒng)方案

根據(jù)本項目的實際需求，對每一面高壓柜配置了安科瑞AM5系列微機保護裝置和PZ96可編程智能電測儀表，對每一面低壓柜配置了安科瑞PZ96可編程智能電測儀表。在監(jiān)控主站配置一臺安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)，將微機保護裝置、可編程智能電測儀表等數(shù)據(jù)上傳，實現(xiàn)對本項目變電站的控制和管理，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

3.1 產(chǎn)品上圖方案

整個變電站的安科瑞電力監(jiān)控解決方案如下：

• 高壓部分：

                3.2 10kV配電工程產(chǎn)品明細

 3.3 現(xiàn)場安裝圖

3.4 主站監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對山東俏家裝飾新材料有限公司10kV配電的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的綜合保護裝置、智能儀表和直流屏。系統(tǒng)接入變電所的7臺AM微機保護，10只智能儀表以及1臺直流屏。485總線直接接入本變電所內(nèi)數(shù)據(jù)采集器，再經(jīng)過網(wǎng)線上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機，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(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

3.4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

• 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。主要是指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

• 網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由數(shù)據(jù)采集器及總線網(wǎng)絡(luò)組成。數(shù)據(jù)采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場多功能儀表、綜合保護裝置和直流屏；總線網(wǎng)絡(luò)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)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達到了無人值守的目的。

• 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由多功能儀表、綜合保護裝置和直流屏組成，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(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)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。

3.4.2 微機保護裝置及多功能儀表現(xiàn)場連接示意圖

現(xiàn)場微機保護裝置以及多功能儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線（RVSP2*1.0）進行通訊連接，每根總線多連接微機保護數(shù)量5只，多功能儀表25只。具體連接示意圖如下所示：

通訊線路連接示意圖

4 系統(tǒng)功能

4.1 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(luò)結(jié)構(gòu)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。

4.2 登錄界面

安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。

4.3 配電監(jiān)測界面

安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參量信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)以及有關(guān)故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。下圖是變電所的配電監(jiān)測界面。

4.4 通訊管理

安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通訊情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。例如配電系統(tǒng)維護人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的主程序右鍵打開通訊管理程序，然后選擇通訊控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設(shè)備的通訊和數(shù)據(jù)情況。  

主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖，實時顯示設(shè)備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設(shè)備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設(shè)備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務(wù)器/通訊管理機旁標明設(shè)備分配IP地址，各設(shè)備旁標識了設(shè)備地址和設(shè)備回路編號。

4.5 電參量報表

安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時電力參數(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數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。下圖是歷史電參量的查詢曲線。

歷史曲線查詢

4.6 電能報表

安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體系支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(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分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結(jié)束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

4.7 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：回路名稱、越限的電參量、報警值等。

• 歷史報警

通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)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。

5 結(jié)束語

在當今配電設(shè)施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000/Z電力監(jiān)控系統(tǒng)在山東俏家裝飾新材料有限公司10kV配電工程的應用，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(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)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、負載越限具有彈出對話框、語音提示、短信報警deng，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)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。