嘉兴宝达物流电力监控系统设计
上海安科瑞电气股份有限公司，上海嘉定
摘要：本文介绍了基于Acrel-2000电力监控系统及网络多功能仪表，设计并实现了一套分散采集集中管理的自动化配电系统。通过计算机网络技术，对变配电设备实现远程精细、实时监控，避免人工采集数据的偏差，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。
关键词：电力监控软件；网络电力仪表；配电自动化监测
0 引言
配电自动化，是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。其目的是提高供电可靠性，改善电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。
随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长，各种新型负载不断涌现，用户更加关注电能质量问题，同时也对电能质量提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战，以实现配电系统持续可靠、高效低耗的运行。
本文以宝达物流有限公司电力监控系统为例子，简单介绍变电站的配电自动化监测系统。
1 系统分析
宝达物流有限公司位于嘉兴市全塘镇，一期工程拥有一个1万吨级散货泊位和一个1万吨级杂货泊位(兼顾3.5万吨级)，可同时停靠两艘万吨级货轮,11年3月正式投入使用。
本项目共有陆地及码头两个变电所，其中陆地变电所主要馈出办公大楼及高杆灯照明。共设20KV总降站一座、500KVA变压器一台，低压进线柜一面，电容补偿柜2面，低压出线柜2面(共计14个馈出回路)；码头变电所主要馈出门机及码头照明，共设20KVA压降一座、500KVA变压器一台、低压进线柜一面、电容补偿柜2面、低压出线柜6面(共计18个馈线回路)。陆地变电所配电详见表1：
表1：
|
柜号
|
回路名称
|
仪表型号
|
地址
|
波特率
|
CT
|
|
G01
|
20KV进线
|
继电保护
|
1
|
19200
|
COM4
|
|
G03
|
压变避雷器柜
|
继电保护
|
2
|
19200
|
COM4
|
|
G04
|
变压器出线
|
继电保护
|
3
|
19200
|
COM4
|
|
G05
|
1#主变柜出线
|
继电保护
|
4
|
19200
|
COM4
|
|
G06
|
备用出线
|
继电保护
|
5
|
19200
|
COM4
|
|
1D1
|
陆地380进线
|
ACR320ELH
|
51
|
9600
|
COM3
|
|
1D2
|
电容补偿
|
ACR320ELH
|
52
|
9600
|
COM3
|
|
1D3
|
综合楼照明
|
ACR220EL
|
53
|
9600
|
COM3
|
|
综合楼空调
|
ACR220EL
|
54
|
9600
|
COM3
|
|
西线高杆灯
|
ACR220EL
|
55
|
9600
|
COM3
|
|
备用
|
ACR220EL
|
56
|
9600
|
COM3
|
|
1D4
|
备用
|
ACR220EL
|
57
|
9600
|
COM3
|
|
备用
|
ACR220EL
|
58
|
9600
|
COM3
|
|
备用
|
ACR220EL
|
59
|
9600
|
COM3
|
|
备用
|
ACR220EL
|
60
|
9600
|
COM3
|
|
东线高杆灯
|
ACR220EL
|
61
|
9600
|
COM3
|
|
备用
|
ACR220EL
|
62
|
9600
|
COM3
|
|
中交二航局
|
ACR220EL
|
63
|
9600
|
COM3
|
|
保安办公室
|
ACR220EL
|
64
|
9600
|
COM3
|
|
配电房电源
|
ACR220EL
|
65
|
9600
|
COM3
|
码头变电所配电详见表2：
表2
|
柜号
|
回路名称
|
仪表型号
|
地址
|
波特率
|
端口号
|
|
G1
|
20KV进线
|
继电保护
|
1
|
19200
|
COM5
|
|
G3
|
备用出线
|
继电保护
|
2
|
19200
|
COM5
|
|
G4
|
备用出线
|
继电保护
|
3
|
19200
|
COM5
|
|
G5
|
码头变压器出线
|
继电保护
|
4
|
19200
|
COM5
|
|
AL1
|
码头380进线
|
ACR320ELH
|
51
|
9600
|
COM6
|
|
AL4
|
码头高压板照明、变压器温控、电力监控电源
|
ACR220EL
|
52
|
9600
|
COM6
|
|
码头直流屏用电
|
ACR220EL
|
53
|
9600
|
COM6
|
|
码头PT智能照明柜
|
ACR220EL
|
54
|
9600
|
COM6
|
|
码头变电所照明
|
ACR220EL
|
55
|
9600
|
COM6
|
|
码头门卫电源
|
ACR220EL
|
56
|
9600
|
COM6
|
|
备用
|
ACR220EL
|
57
|
9600
|
COM6
|
|
备用
|
ACR220EL
|
58
|
9600
|
COM6
|
|
备用
|
ACR220EL
|
59
|
9600
|
COM6
|
|
AL5
|
备用
|
ACR220EL
|
60
|
9600
|
COM6
|
|
1#门机
|
ACR220EL
|
61
|
9600
|
COM6
|
|
AL6
|
备用
|
ACR220EL
|
62
|
9600
|
COM6
|
|
2#门机
|
ACR220EL
|
63
|
9600
|
COM6
|
|
AL7
|
备用
|
ACR220EL
|
64
|
9600
|
COM6
|
|
3#门机
|
ACR220EL
|
65
|
9600
|
COM6
|
|
AL8
|
备用
|
ACR220EL
|
66
|
9600
|
COM6
|
|
4#门机
|
ACR220EL
|
67
|
9600
|
COM6
|
|
AL9
|
备用
|
ACR220EL
|
68
|
9600
|
COM6
|
|
5#门机
|
ACR220EL
|
69
|
9600
|
COM6
|
2 用户需求
陆地变电所和码头变电所之间相距约600米，且20KV的供配电方式，提高了电压等级，对供配电的安全可靠提出了更高的要求。因此整个码头供配电系统要求设立一套稳定可靠的电力监控及电能管理系统，实现对码头及办公大楼智能一体化的管理方式，减少因人工管理不到位所带来的安全隐患，同时实现对整个码头各个用电环节的用电情况进行监测。
在总降站设置后台，对总降站及码头变电所内的主要设备进行遥测、遥信、遥控；对低压配电柜内的设备进行遥测、遥信。
3 设计方案
3.1 设计标准
GB2887-2000 《计算站场地技术要求》
GB/T13729-2002 《远动终端通用技术条件》
DL478-2001 《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》
DL/T400-2010 《继电器和安全自动装置技术规程》
DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002 《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T721-2000 《配电网自动化系统远方终端》
DL/T770-2001 《微机变压器保护装置通用技术条件》
GB/T50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB-14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》
GBJ232-2002 《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB/T15145-2001 《微机线路保护装置通用技术条件》
GB50171-2006 《电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
GB/T17626.5 《浪涌(冲击)抗扰度试验》
DL/T5003-2005 《电力系统调度自动化设计技术规程》
3.2 系统结构
整个系统采设计了一套Acrel2000电力监控系统，采用分层分布式结构，即现场设备层、网络管理层、监控管理层，如图1所示：
图1
整套电力监控系统监控管理部分包括监控管理主机、打印机、UPS电源等；该配电系统分成两个部分：码头变电所及陆地变电所，电力监控管理部分设于陆地变电所总降站值班室。对于陆地变电所所有高低压配电设备监控仪表均可通过485总线接入通讯管理机，并由通讯管理机直接接入电力监控通讯机柜内的网络交换机，最终接入监控管理主机；对于码头变电所，距离电力监控值班室有 600米左右距离，因此在码头变电所设置通讯采集箱，所有码头变电所高低压配电设备监控仪表均通过485总线接入通讯采集箱内通讯管理机，并由光电转换等设备将信号通过光钎传输至电力监控值班室内电力监控通讯机柜，最终经过以太网交换机接入至监控管理主机。在本项目中通讯系统包括通讯管理机、屏蔽双绞线、光纤、光电转换等；数据采集单元主要包括微机综合保护装置、ACR网络多功能仪表。
整个配电管理系统以计算机站控管理系统为核心，应用自动控制技术、计算机信息技术、现代通讯技术对整个配电系统的一次主设备实现远程遥测、遥信。系统可根据用户的需求，实现对全部一次设备进行监测、计量、记录、报警等功能。并与继电保护设备进行通讯，实时掌握各种保护信息，实现变配电系统综合自动化。
2.1 系统功能
数据采集与管理
配电系统的数据采集主要通过现ACR网络多功能仪表、PT、CT及微机综合保护装置将现场各回路电力系统运行参数，包括电流、电压、功率等遥测信息以及断路器分合闸状态、保护信息以及故障等开关量状态；现场设备将所采集和处理过的信号经屏蔽双绞线上传只通讯管理机经光纤或者五类线等媒介上传至站控管理层。各间隔级单元相互独立的存在于整个通讯网络中，增强了整个系统的可靠性及可用性。ACR网络多功能仪表及微机综合保护装置采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线双绞线传输，接线简单方便；通讯接口是半双工通信，数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。
信息处理
对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。并通过计算产生每日/周/月/年用电量；每日/周/月/年最大负荷及最大负荷出现时间，对存在故障隐患的设备及时提出整改；通过电能分时计量累计电费，对不合理用电单位提出科学合理的改进；通过逻辑运算计算出设备正常、异常出现次数，存储事故发生时间、原因。电能报表如图2所示：
画面显示
19寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。实时画面如图3所示：
画面显示
负荷趋势曲线提供了某一段时间内该回路的负荷趋势，方便管理员掌握用电设备的运行状况，对存在故障隐患的设备及时提出整改，对不合理用电单位提出科学合理的改进。如图4所示：
图2
图3
图4
系统特点
通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况，同时系统操作简单，方便用户使用，各种功能可根据用户的需求灵活变化，系统的设计快捷方便，修改软件也不繁琐。
4 结束语
本文的配电自动化监测报警系统功能平台，实现的是基于B/S结构模式下的一种监测软件，在电力监控系统中配置网络电力仪表，方便实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，逐步提高配电自动化监测报警的水平。
参考文献
[1]《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
公司：上海安科瑞电气股份有限公司
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技术支持：罗瑞
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