Acrel-2000配电监控系统在内江天科化工中的应用
上海安科瑞电气股份有限公司，上海嘉定 201801
摘要：本文介绍了安科瑞电力监控系统Acrel-2000在建业集团内江天科化工项目中的应用，该系统实现了分布式采集和集中控制的智能化管理。为内江天科化工安全、可靠、高效的进行生产提供了坚实的技术保障，亦给其开展节能减排工作提供了有力的资料依据。
关键词： 智能配电 电力监控 节能减排 威远建业集团
概述
智能化配电监控系统是数字化和信息化时代应运而生的产物，已经被广泛应用于电网用户侧楼宇、体育场馆、科研设施、机场、交通、医院、电力和石化行业等诸多领域的高/低压变配电系统中。智能化配电监控系统对高压开关柜、低压开关柜、应急发电机组等的工作状态进行监控。通过实时记录单相/三相电压、单相/三相电流、功率、功率因子、电度、频率和电流开关状态等各项参数实现监测，当参数值超出允许的范围时便产生预警、报警，并对相关设备进行控制。智能配电监控系统在用电量及用电设备的管理中已经起到了不可替代的作用。
项目简介
四川省威远建业集团有限公司是一个集原煤开采、炼焦、煤化工、建材、房地产开发、建筑等行业为一体的综合性股份制民营企业集团，是西南地区首家环已酮生产基地，首家粗苯加氢生产纯苯企业，四川省首批循环经济试点企业、国家节能减排示范企业、环保治理及综合利用领先企业；2010年被评为全省化学原料及化学制品制造前10强，最佳效益前10强；全省工业企业最大规模前100强，最佳效益200强企业。
内江天科化工有限责任公司是2001年9月5日由国家大型一档企业四川省威远建业集团公司属辖威远冶金化工股份有限公司和科技型上市公司四川天一科技股份有限公司共同投资生产环已酮的股份制合资公司，总投资约2亿元人民币，是西部地区唯一生产环已酮3万吨，石油级纯苯2.5万吨，石油级甲苯、二甲苯0.5万吨，属高新环保企业。公司采用先进的管理体制，机构高效，人员精简，总定员188人。其中管理人员18人，占职工总额的9.57%，生产及其辅助生产人员170人，占职工总额的80.43%。
上海安科瑞电气股份有限公司于2010年4月份承接了内江天科化工智能配电监控系统项目，为该项目定制的电力监控系统为Acrel-2000。Acrel-2000型电力监控系统的监控范围是：内江天科化工有限责任公司的低压配电室。该低压配电室主要对环己酮的生产设备进行供电。具体的监控点位包括两个进线、一个母联和7个低压配电柜内的智能电测仪表。
客户需求
1. 具有实时数据采集、一次接线图显示与操作、参数设置、事件报警、曲线及电能分类管理。
2. 实时显示配电室内的用电状态等信息。
3. 故障智能分析、负荷分析、设备档案和电量统计信息上传等功能。
4. 提供低压一次系统图界面，便于系统维护通讯状态监视。
5. 报警及操作记录。报表查询及打印，用户权限管理等。
系统设计原则
1. 系统的实用性
系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。特别是操作性，使具备计算机初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。
2. 系统的安全性
配电网络的系统配置不同于其它的行业，任何一点的疏忽是巨大的安全隐患，这要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充分保证使用者环境的安全性。
3. 系统的实时性
电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超负荷，不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害，然而这些因素的产生并不是预期的，所以对系统的实时性要求非常关键，系统不仅能够实现实时性监测，还应对一些必要的事件具有记录存储的功能。
4. 系统的稳定性
由于电力监控监测系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电系统的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求系统要有数年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。
5. 系统的易维护性
系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性，并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。
设计参照的标准和依据
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
GB2887 《计算站场地技术要求》
项目的系统结构
智能化配电监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。现以内江天科化工Acrel-2000智能化配电监控系统为例，对该智能化配电监控系统的主要功能进行详细介绍。
Acrel-2000智能化配电监控系统应用于内江天科化工的网络拓扑结构如图
图1 内江天科化工系统网络拓扑图
硬件设备选型：
四川内江天科化工主站层位于二层总值班室内，电力监控系统的站控管理层设备具体包括：Acrel-2000电力监控系统工控机一套、打印机、UPS。负责将通讯管理层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作、以及整个变配电系统的整体监控。网络通讯层设备的选型主要从两个方面考虑，一个是用户需求，功能实现方面；二是根据现场情况，综合项目的费用来考虑的。针对这个项目来说，用户的需求常规，软件功能实现起来相对容易；现场情况比较简单，监控点数比较少。所以网络通讯层设备采用性价比高的可插入工控机主板扩展插槽的串口扩展卡，既能满足用户要求，又能减低项目成本。现场设备层的选型，在本项目中主要从性价比考虑。两路进线选择的是安科瑞生产的ACR220ELK网络电力仪表，它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度、谐波等。出线回路选择的是安科瑞生产的AMC16—I3多回路监控装置，一个AMC16—I3多回路监控装置就能实现对3个三相回路的电流的测量和开关状态的监测，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本。
功能实现：
友好的人机交互界面(HMI)
变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互接口并实时刷新。
用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
数据采集处理
Acrel-2000型电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态(包括三相电压、电流、开关位置、设备运行状态等)，将采集到的数据直接显示或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示(总系统功率、负荷最大值、功率因子上下限等)，并对重要的信息量进行数据库存储。
趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析接口，通过调用相关回路实时曲线接口分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的时、日、月、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
结束语
本文以内江天科化工项目中Acrel-2000智能化配电监控系统的三层拓扑结构为核心，分析了Acrel-2000电力监控系统最终实现的功能。电力监控系统方便的监控了配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，便于维护人员明确设备运行状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高工作效率。它以较少的投资，极大地提高了供配电系统的可靠性、安全性和自动化水平。
参考文献：
1)上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2010.08版.
2)电力电测数字仪表原理与应用指南 任致程、周中，中国电力出版社 2007.4
公司：上海安科瑞电气股份有限公司
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