Acrel-2000电力监控系统
在印度50万吨焦化项目的应用
董建锋
上海安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：本文主要介绍印度50万吨焦化厂区，采用智能电力仪表、微机保护、马达保护对配电现场的各种电参量和开关信号的采集以及对高压回路的控制。通过总线型组网方式，把数据上传至后台，进行智能化组网。Acrel-2000系统在印度50万吨焦化厂的应用，加强了工厂配电系统的安全可靠性，也为厂区节约了大量人力成本，实现了工厂监控的智能化。
关键词：印度50万吨焦化 智能电力仪表 Acrel-2000型 电力监控系统
1 项目概况
印度乌塔姆(Uttam)钢公司在马哈拉施特拉邦Wardha(Wardha地区有着丰富的煤炭和铁矿石资源，交通便利，有公路和铁路通过)建设年产量为50万吨的生铁厂，配套项目包括一座烧结厂和一座50万吨焦化厂，整个项目预计投资110亿卢比(2.28亿美元)。
50万吨焦化厂建设内容包括备煤车间、炼焦车间、煤气净化车间等生产设施以及配套的公用辅助设施；作为其他厂区的能源供应区，配电安全方面显得尤其重要，要求也更高，在电力操控方面必须要求安全、可靠、快捷，依靠人工现场操控已经不能满足该项目的实际要求。上海安科瑞电气股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化厂现场施工调试智能电力系统；主要完成对焦化厂内的6.6KV配电系统和0.4KV配电系统进行集中监控，确保焦化厂供电系统正常运行。
2 用户需求
上海安科瑞电气股份有限公司变配电管理系统软件的功能需满足：具有用户权限管理、一次主接线图实时监测与显示各回路的电参量、接入装置的一次设备的分合闸状态、配电运行工况报表、6.6KV断路器的遥控功能、6.6KV微机保护的定值在线修改功能、监视及查询打印功能。
上海安科瑞电气股份有限公司完成三套系统：一个6.6KV系统，对其所采用的10台ACRM4系列微机保护测控装置和1台ACRM5系列微机保护测控装置进行通讯完成电力监控功能；一个0.4KV系统A，对其所采用的52台电力仪表通讯完成电力监控功能；另一个0.4KV系统B，对其所采用的39台电力仪表完成电力监控功能。
3 设计方案
上海安科瑞公司根据印度50万吨焦化现场的实际情况为其选用了ACREL-2000电力监控系统。
3.1 Acrel-2000符合的标准
本技术方案以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。如标准间有矛盾时，应以较高标准为准。
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
JGJ/T 16-92 《民用建筑电气设计规范》
GA/T74-94 《中华人民共和国安全防范行业标准》
GA/T70-94 《中华人民共和国公共安全行业标准》
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
IEC-61131-3 《图形可编程标准》
GB50254/59-96 《电气装置安装工程施工及验收规范》
GB/T17626.5 《浪涌(冲击)抗扰度试验》
GB/T17626.6 《射频场感应的传导骚扰抗扰度》
GB/T17626.8 《工频磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.10 《阻尼振荡磁场抗扰度试验》
GB/T17626.11 《电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》
GB/T17626.12 《振荡波抗扰度试验》
GB/50171-92 《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/T13729-92 《远动终端通用技术条件》
GB/J63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB/T15145-94 《微机保护装置通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13850 《交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
GBJ63-93 《电力装置电测量仪表装置设计规程》
GB2887 《计算站场地技术要求》
3.2 Acrel-2000设计方案
图1
图2
图3
图1为6.6KV配电系统拓扑图
图2为0.4KV系统A配电系统图
图3为0.4KV系统B配电系统图
上图均为安科瑞电气股份有限公司为印度50万吨焦化项目选用的Acrel-2000变配电监控系统在该项目上的具体应用拓扑图；Acrel-2000变配电监控系统主要分为3层：站控管理层(工控机、打印机、UPS电源)、通讯管理层(PCI扩展卡)、现场设备层(现场智能装置)。
如图所示：现场中的IO设备的通讯线缆采用RVSP 2*1.5屏蔽双绞线。
3.2.1现场设备层
如图1所示为6.6KV系统拓扑图，6.6KV高压配电柜主要包含2台进线柜(主进线柜、备用进线柜)、2台PT柜、4台变压器出线柜、2台电动机出线柜、1台母联备自投柜。在该系统中，安科瑞电气股份有限公司为满足用户在高压回路回路的要求且本着为用户节约成本的原则，现场设备层配置：在2路进线柜上为其选用我公司2台ACRM4-F综合保护(LCD显示、线路保护测控装置、测控一体化装置、故障录波、SOE事件记录、远程通讯等功能)；在2台电动机出线柜上为其选用我公司2台ACRM4-M综合保护(LCD显示、电动机保护、测控一体化装置、故障录波、SOE事件记录、远程通讯等功能)；在4台变压器出线柜上为其选用我公司4台ACRM4-T综合保护(LCD显示、配变电保护测控装置、测控一体化装置、故障录波、SOE事件记录、远程通讯等功能)；在2台PT柜上为其选用我公司2台ACRM4-U(LCD显示、两段PT供电切换，PT柜的全面综合保护、测控一体化装置、故障录波、SOE事件记录、远程通讯等功能)；在1台母联备自投柜上为其选用我公司1台ACRM5-B(LCD显示，备自投保护、测控一体化装置、故障录波、SOE事件记录、远程通讯等功能)。
如图2所示为0.4KV系统A拓扑图，主要监测水泵房内三相电流、电压、电度等电参量。安科瑞电气股份有限公司根据客户的需求，给该配电所配有PZ42-E4的电力仪表，该电力仪表可以测量三相电流、三相电压、有功、无功、功率因数、电度等，嵌入式安装方式；完全满足了客户的要求，且安装方便，性价比高。
如图3所示为0.4KV系统B拓扑图，主要监测备煤车间、炼焦车间等电动机电力参数。用户主要查看电动机三相电流、电压、电度等电参量以及查看电动机运行状态及修改定值等。
安科瑞电气股份有限公司根据客户的需求，同样给该配电所配有PZ42-E4的电力仪表来采集现场电参量(在电动机保护回路上配有其他厂家马达保护装置)
3.2.2通讯管理层
通讯管理层：采用台湾MOXA CP134U-I通讯扩展卡，具有超过800 Kbps 数据吞吐量，效能全球第一，4口具备ADDC™ RS-422/485接口速率高达921.6 Kbps，4线 RS-485传输距离最长可达1.2 km，内建15 KV ESD 突波保护或可选择2 KV光电隔离保护，支持128 byte FIFO驱动程序和内建软硬件流量控制，通用的PCI可兼容3.3/5V的PCI和PCI-X，支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驱动，提供节省空间的low profile通讯多串口卡可供选择。
3.2.3站控管理层
配置为EVOC IPC-810B Core2 2.66G /1G/160G +键鼠+音箱等。
深圳研祥工业计算机(IPC810B)，完成对整个电站的计算机监控系统的管理，数据库管理，在线及离线计算，运行监视控制，各图表曲线的生成，数据报表等系统监测等功能。
计算机主要配置：
CPU：PIV 3.0
内存：1G
硬盘：监控工作站160G
显示器：三星19寸宽屏LCD显示
接口：1000M以太网、RS232接口、LPT口、BNC视频输出接口、4个PCI、2个USB口，声卡，14槽工业级底板等
DVD/VCD光驱刻录机
4U标准上架式机箱
漫步者音箱一套(用于音响报警)
该计算机为工业计算机，大风量风扇设计，开门抽拉可拆换滤网，散热可靠、维护简便、特殊的抗震措施，保证机器在恶劣工业环境中正常工作；
UPS电源为C1KS/1KVA 待机30分钟 塔式
监控主机采用正版简体中文WindowsXP操作系统软件，电力监控软件采用安科瑞Acrel-2000型电力监控组态软件
4 施工难点
4.1 现场施工沟通问题
在印度Wardha地区，由于焦化厂现场施工比较复杂，且施工方面均是包给印方工人，我们提供现场技术支持和负责软件调试，所以和现场印方工程师以及当地工人接触比较多，当地人所讲的英文很不标准，起初在语言交流方面比较困难，需要当地翻译才能流利沟通，后来渐渐熟悉了，通过手势配合基本的英语也能交流。当地印度人很朴实，对我们中国人也很友善，尽管他们生活很落后，但是很乐观。
4.2 现场施工天气问题
当地3月份的天气就比较炎热，中午平均气温可达46度左右，即使穿着防热抗紫外线的外装，高温对我们国内技术工程师也是一种考验，为了避免中暑，最有效的方法就是喝水，基本上一天要喝8、9升的水，否则就容易中暑，严重影响工作。
4.3 施工中技术问题
调试高压综合保护时，数据可以正常上传，但是不能控制分合闸状态。
到达印方现场，最紧急的任务就是要调试高压综合保护，因为现场需要上电，以供部分设备调试所用。在本地遥控回路的分合闸工作正常，但是不能控制远程，即使重新刷新了综保内的逻辑程序，依然不起作用，请印方当地电气工程师协助解决，虽然有当地翻译，有些专用术语还是很难沟通，经过很长时间，才检查出来，原来是综合保护的远程控制继电器供电端没有通电，以致在后台输出分合命令时，综合保护内部继电器不动作。
现场用到其他公司的马达保护器，在印方提供的说明书上显示是标准的MODBUS-RTU通讯协议，但是马达保护器对下发的命令一直没有响应，后来通过印方和中方工程师协调，要来厂家报文格式，原来是非标的协议，根据厂家的报文格式，重新编写了数据采集驱动程序，才完成了正常通讯。
5 系统功能
5.1 用户权限管理
针对不同级别的用户，设置不同的权限，防止因人为误操作给生产、生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。
用户权限管理在本项目中显得尤其重要，因为在6.6KV系统中要对现场的所有综合保护实行控制，高权限的设定保障了现场操作的规范性合格性，同时具有操作票设置，规范了对高压柜远程操控的顺序。
5.2 系统6.6KV主界面
系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全英文界面，CAD图形显示配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。
在6.6KV系统一次图上，通过画面颜色的变化(红色表示合闸状态、绿色表示分闸状态、灰色表示手车分离状态)可以看到现场断路器运行状态、手车位置、接地刀闸状态、弹簧储能状态等。
登录普通权限用户，通过主界面的操作，可以查看6.6KV各回路运行的电参量(电流、电压、有功、无功、功率因数、电度、)；登录最高权限用户，可以实现对现场断路器实现分合闸控制，查看综保定值，在线修改定值等功能。
5.3 0.4KV系统A和0.4KV系统B操作界面
Acrel-2000具有友好的人机界面，在0.4KV系统A和0.4KV系统B主界面，登录普通权限用户，可以查看现场水泵房以及2台运行变压器工作的电参量，方便客户查看回路各类电参量，主要包括：电流、电压、电度等。
5.4 系统遥信状态报警
在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间和回路名称，以便用户查询，追忆故障原因。
5.5 趋势曲线分析
Acrel-2000电力监控系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线的分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面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。
5.6 报表统计
系统采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成报表并有报表打印功能，可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，同时这些报表也能以Excel的格式导出。
6 运行效果
随着社会的发展及电力的广泛应用，智能电力监控系统已成为大型工厂必然选择，本文介绍的电力仪表及Acrel-2000电力监控系统在印度50吨焦化项目的应用，可以实现远程对6.6KV高压柜的遥控功能，实现了遥控智能化，也为印方节约了大量人力成本和减少了因断电引起的巨大损失，远程遥测功能能实时显示现场电参量，方便值班人员查看；给高级用户设置定值修改功能同样人性化地提高了值班人员操作的安全系数；同时系统实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究；报警窗口的弹出有助于提醒值班人员及时检查现场设备的运行状况。
在Acrel-2000电力监控系统应用之前，整个工厂的用电基本上靠人工来操作，投入了大量的人力资源，现场的设备运行状态也不能及时被值班人员掌控，增加了工厂设备运行时的隐患。Acrel-2000电力监控系统完成以后，减少了电气值班人员，实现了现场信息的实时监测；通过报警窗口的应用，消除了电气故障，远程的遥控操作，使值班人员更加安全，整套工作的实施也更加人性化。
印度作为我国南亚地区最大的贸易伙伴，是我国商品的重要出口国，更是我国原材料和软件等重要产品的进口国。印度在冶金领域通过焦化厂项目对我司电力监控系统的应用，推进了我司在国外冶金工程方面电力系统的发展，为公司在工程方面积累更多经验。
参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
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