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摘要：本文介紹了基于Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)多功能儀表，設(shè)計并實現(xiàn)了一套分散采集集中管理的自動化配電系統(tǒng)。通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對變配電設(shè)備實現(xiàn)遠程精細、實時監(jiān)控，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。
本文以寶達物流有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡單介紹變電站的配電自動化監(jiān)測系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)分析
寶達物流有限公司位于嘉興市全塘鎮(zhèn)，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(shè)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(shè)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：
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柜號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
地址 |
波特率 |
CT |
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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(diào) |
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
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柜號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
地址 |
波特率 |
端口號 |
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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(jiān)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(wèi)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，對供配電的安全可靠提出了更高的要求。因此整個碼頭供配電系統(tǒng)要求設(shè)立一套穩(wěn)定可靠的電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)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安全隱患，同時實現(xiàn)對整個碼頭各個用電環(huán)節(jié)的用電情況進行監(jiān)測。
在總降站設(shè)置后臺，對總降站及碼頭變電所內(nèi)的主要設(shè)備進行遙測、遙信、遙控；對低壓配電柜內(nèi)的設(shè)備進行遙測、遙信。
3 設(shè)計方案
3.1 設(shè)計標準
GB2887-2000 &n, bsp; 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術(shù)條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術(shù)條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠動設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標準》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術(shù)條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)采設(shè)計了一套Acrel2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：
圖1
整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理部分包括監(jiān)控管理主機、打印機、UPS電源等；該配電系統(tǒng)分成兩個部分：碼頭變電所及陸地變電所，電力監(jiān)控管理部分設(shè)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(shè)備監(jiān)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(jiān)控通訊機柜內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機，最終接入監(jiān)控管理主機；對于碼頭變電所，距離電力監(jiān)控值班室有 600米左右距離，因此在碼頭變電所設(shè)置通訊采集箱，所有碼頭變電所高低壓配電設(shè)備監(jiān)控儀表均通過485總線接入通訊采集箱內(nèi)通訊管理機，并由光電轉(zhuǎn)換等設(shè)備將信號通過光釬傳輸至電力監(jiān)控值班室內(nèi)電力監(jiān)控通訊機柜，最終經(jīng)過以太網(wǎng)交換機接入至監(jiān)控管理主機。在本項目中通訊系統(tǒng)包括通訊管理機、屏蔽雙絞線、光纖、光電轉(zhuǎn)換等；數(shù)據(jù)采集單元主要包括微機綜合保護裝置、ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表。
整個配電管理系統(tǒng)以計算機站控管理系統(tǒng)為核心，應(yīng)用自動控制技術(shù)、計算機信息技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)對整個配電系統(tǒng)的一次主設(shè)備實現(xiàn)遠程遙測、遙信。系統(tǒng)可根據(jù)用戶的需求，實現(xiàn)對全部一次設(shè)備進行監(jiān)測、計量、記錄、報警等功能。并與繼電保護設(shè)備進行通訊，實時掌握各種保護信息，實現(xiàn)變配電系統(tǒng)綜合自動化。
3.3 系統(tǒng)功能
數(shù)據(jù)采集與管理
配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要通過現(xiàn)ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表、PT、CT及微機綜合保護裝置將現(xiàn)場各回路電力系統(tǒng)運行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態(tài)、保護信息以及故障等開關(guān)量狀態(tài)；現(xiàn)場設(shè)備將所采集和處理過的信號經(jīng)屏蔽雙絞線上傳只通訊管理機經(jīng)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(wǎng)絡(luò)中，增強了整個系統(tǒng)的可靠性及可用性。ACR網(wǎng)絡(luò)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(xié)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(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)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(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。
信息處理
對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進行定時存儲。并通過計算產(chǎn)生每日/周/月/年用電量；每日/周/月/年最大負荷及最大負荷出現(xiàn)時間，對存在故障隱患的設(shè)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(shè)備正常、異常出現(xiàn)次數(shù)，存儲事故發(fā)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(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態(tài)、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(shè)備動作及復位信息。實時畫面如圖3所示：
畫面顯示
負荷趨勢曲線提供了某一段時間內(nèi)該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設(shè)備的運行狀況，對存在故障隱患的設(shè)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：
系統(tǒng)特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，同時系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結(jié)束語
本文的配電自動化監(jiān)測報警系統(tǒng)功能平臺，實現(xiàn)的是基于B/S結(jié)構(gòu)模式下的一種監(jiān)測軟件，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，方便實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，逐步提高配電自動化監(jiān)測報警的水平。
參考文獻
[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》，任致程、周中，中國電力出版社
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