嘉興寶達物流電力監控系統設計
張娟
摘要：本文介紹了基于Acrel-2000電力監控系統及網絡多功能儀表，設計并實現了一套分散采集集中管理的自動化配電系統。通過計算機網絡技術，對變配電設備實現遠程精細、實時監控，避免人工采集數據的偏差，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電力監控軟件；網絡電力儀表；配電自動化監測
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供上等服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載不斷涌現，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰，以實現配電系統持續可靠、高效低耗的運行。
本文以寶達物流有限公司電力監控系統為例子，簡單介紹變電站的配電自動化監測系統。
1 系統分析
寶達物流有限公司位于嘉興市全塘鎮，一期工程擁有一個1萬噸級散貨泊位和一個1萬噸級雜貨泊位（兼顧3.5萬噸級），可同時停靠兩艘萬噸級貨輪,11年3月正式投入使用。
本項目共有陸地及碼頭兩個變電所，其中陸地變電所主要饋出辦公大樓及高桿燈照明。共設20KV總降站一座、500KVA變壓器一臺，低壓進線柜一面，電容補償柜2面，低壓出線柜2面（共計14個饋出回路）；碼頭變電所主要饋出門機及碼頭照明，共設20KVA壓降一座、500KVA變壓器一臺、低壓進線柜一面、電容補償柜2面、低壓出線柜6面（共計18個饋線回路）。陸地變電所配電詳見表1：
表1：
|
柜號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
地址 |
波特率 |
CT |
|
G01 |
20KV進線 |
繼電保護 |
1 |
19200 |
COM4 |
|
G03 |
壓變避雷器柜 |
繼電保護 |
2 |
19200 |
COM4 |
|
G04 |
變壓器出線 |
繼電保護 |
3 |
19200 |
COM4 |
|
G05 |
1#主變柜出線 |
繼電保護 |
4 |
19200 |
COM4 |
|
G06 |
備用出線 |
繼電保護 |
5 |
19200 |
COM4 |
|
1D1 |
陸地380進線 |
ACR320ELH |
51 |
9600 |
COM3 |
|
1D2 |
電容補償 |
ACR320ELH |
52 |
9600 |
COM3 |
|
1D3 |
綜合樓照明 |
ACR220EL |
53 |
9600 |
COM3 |
|
綜合樓空調 |
ACR220EL |
54 |
9600 |
COM3 |
|
|
西線高桿燈 |
ACR220EL |
55 |
9600 |
COM3 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
56 |
9600 |
COM3 |
|
|
1D4 |
備用 |
ACR220EL |
57 |
9600 |
COM3 |
|
備用 |
ACR220EL |
58 |
9600 |
COM3 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
59 |
9600 |
COM3 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
60 |
9600 |
COM3 |
|
|
東線高桿燈 |
ACR220EL |
61 |
9600 |
COM3 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
62 |
9600 |
COM3 |
|
|
中交二航局 |
ACR220EL |
63 |
9600 |
COM3 |
|
|
保安辦公室 |
ACR220EL |
64 |
9600 |
COM3 |
|
|
配電房電源 |
ACR220EL |
65 |
9600 |
COM3 |
碼頭變電所配電詳見表2：
表2
|
柜號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
地址 |
波特率 |
端口號 |
|
G1 |
20KV進線 |
繼電保護 |
1 |
19200 |
COM5 |
|
G3 |
備用出線 |
繼電保護 |
2 |
19200 |
COM5 |
|
G4 |
備用出線 |
繼電保護 |
3 |
19200 |
COM5 |
|
G5 |
碼頭變壓器出線 |
繼電保護 |
4 |
19200 |
COM5 |
|
AL1 |
碼頭380進線 |
ACR320ELH |
51 |
9600 |
COM6 |
|
AL4 |
碼頭高壓板照明、變壓器溫控、電力監控電源 |
ACR220EL |
52 |
9600 |
COM6 |
|
碼頭直流屏用電 |
ACR220EL |
53 |
9600 |
COM6 |
|
|
碼頭PT智能照明柜 |
ACR220EL |
54 |
9600 |
COM6 |
|
|
碼頭變電所照明 |
ACR220EL |
55 |
9600 |
COM6 |
|
|
碼頭門衛電源 |
ACR220EL |
56 |
9600 |
COM6 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
57 |
9600 |
COM6 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
58 |
9600 |
COM6 |
|
|
備用 |
ACR220EL |
59 |
9600 |
COM6 |
|
|
AL5 |
備用 |
ACR220EL |
60 |
9600 |
COM6 |
|
1#門機 |
ACR220EL |
61 |
9600 |
COM6 |
|
|
AL6 |
備用 |
ACR220EL |
62 |
9600 |
COM6 |
|
2#門機 |
ACR220EL |
63 |
9600 |
COM6 |
|
|
AL7 |
備用 |
ACR220EL |
64 |
9600 |
COM6 |
|
3#門機 |
ACR220EL |
65 |
9600 |
COM6 |
|
|
AL8 |
備用 |
ACR220EL |
66 |
9600 |
COM6 |
|
4#門機 |
ACR220EL |
67 |
9600 |
COM6 |
|
|
AL9 |
備用 |
ACR220EL |
68 |
9600 |
COM6 |
|
5#門機 |
ACR220EL |
69 |
9600 |
COM6 |
2 用戶需求
陸地變電所和碼頭變電所之間相距約600米，且20KV的供配電方式，提高了電壓等級，對供配電的**可靠提出了更高的要求。因此整個碼頭供配電系統要求設立一套穩定可靠的電力監控及電能管理系統，實現對碼頭及辦公大樓智能一體化的管理方式，減少因人工管理不到位所帶來的**隱患，同時實現對整個碼頭各個用電環節的用電情況進行監測。
在總降站設置后臺，對總降站及碼頭變電所內的主要設備進行遙測、遙信、遙控；對低壓配電柜內的設備進行遙測、遙信。
3 設計方案
3.1 設計標準
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL478-2001 《靜態繼電保護及**自動裝置通用技術條件》
DL/T400-2010 《繼電器和**自動裝置技術規程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化系統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB-14285-2006 《繼電保護和**自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》
GB/50198-2011 《監控系統工程技術規范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統調度自動化設計技術規程》
3.2 系統結構
整個系統采設計了一套Acrel2000電力監控系統，采用分層分布式結構，即現場設備層、網絡管理層、監控管理層，如圖1所示：
圖1
整套電力監控系統監控管理部分包括監控管理主機、打印機、UPS電源等；該配電系統分成兩個部分：碼頭變電所及陸地變電所，電力監控管理部分設于陸地變電所總降站值班室。對于陸地變電所所有高低壓配電設備監控儀表均可通過485總線接入通訊管理機，并由通訊管理機直接接入電力監控通訊機柜內的網絡交換機，終接入監控管理主機；對于碼頭變電所，距離電力監控值班室有 600米左右距離，因此在碼頭變電所設置通訊采集箱，所有碼頭變電所高低壓配電設備監控儀表均通過485總線接入通訊采集箱內通訊管理機，并由光電轉換等設備將信號通過光釬傳輸至電力監控值班室內電力監控通訊機柜，終經過以太網交換機接入至監控管理主機。在本項目中通訊系統包括通訊管理機、屏蔽雙絞線、光纖、光電轉換等；數據采集單元主要包括微機綜合保護裝置、ACR網絡多功能儀表。
整個配電管理系統以計算機站控管理系統為核心，應用自動控制技術、計算機信息技術、現代通訊技術對整個配電系統的一次主設備實現遠程遙測、遙信。系統可根據用戶的需求，實現對全部一次設備進行監測、計量、記錄、報警等功能。并與繼電保護設備進行通訊，實時掌握各種保護信息，實現變配電系統綜合自動化。
3.3 系統功能
數據采集與管理
配電系統的數據采集主要通過現ACR網絡多功能儀表、PT、CT及微機綜合保護裝置將現場各回路電力系統運行參數，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態、保護信息以及故障等開關量狀態；現場設備將所采集和處理過的信號經屏蔽雙絞線上傳只通訊管理機經光纖或者五類線等媒介上傳至站控管理層。各間隔級單元相互獨立的存在于整個通訊網絡中，增強了整個系統的可靠性及可用性。ACR網絡多功能儀表及微機綜合保護裝置采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數據高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，大傳輸距離為1.2km。
信息處理
對信號采集系統所采集實時數據進行統計、分析、計算，將數據進行定時存儲。并通過計算產生每日/周/月/年用電量；每日/周/月/年大負荷及大負荷出現時間，對存在故障隱患的設備及時提出整改；通過電能分時計量累計電費，對不合理用電單位提出科學合理的改進；通過邏輯運算計算出設備正常、異常出現次數，存儲事故發生時間、原因。電能報表如圖2所示：
畫面顯示
19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態、各回路當前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設備動作及復位信息。實時畫面如圖3所示：通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況，同時系統操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據用戶的需求靈活變化，系統的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
畫面顯示
負荷趨勢曲線提供了某一段時間內該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設備的運行狀況，對存在故障隱患的設備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學合理的改進。如圖4所示：
圖2
圖3
圖4
系統特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況，同時系統操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據用戶的需求靈活變化，系統的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結束語
本文的配電自動化監測報警系統功能平臺，實現的是基于B/S結構模式下的一種監測軟件，在電力監控系統中配置網絡電力儀表，方便實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，逐步提高配電自動化監測報警的水平。
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
張娟（1991－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統
QQ：2880635303 T：021-69155367 M:18701997519 F:021-69153967 E-MAIL:2880635303@qq.com