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摘要：本文介紹山西晉城污水處理廠高低壓配電電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機(jī)保護(hù)采集配電現(xiàn)場各回路的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線進(jìn)行現(xiàn)場采集設(shè)備的組網(wǎng)，組網(wǎng)后聯(lián)至通訊層設(shè)備將采集上來的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至系統(tǒng)監(jiān)控后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)污水處理廠電力能耗數(shù)據(jù)化管理、現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等功能，為污水處理廠設(shè)備監(jiān)控，電能管理和節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：污水處理廠 智能電力儀表 電能管理 遠(yuǎn)程控制
0 前言
目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地重點(diǎn)工程項(xiàng)目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。
安科瑞的Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、計(jì)量保護(hù)裝置等，為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為武漢重型機(jī)床集團(tuán)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動(dòng)化軟件AcrNetPower等。
1 系統(tǒng)概述
晉城污水處理廠是山西晉城市市政府為減少污染，美化環(huán)境而建立的。
上海安科瑞電氣股份有限公司承接晉城污水處理廠遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施。采用Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)， 本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：高壓配電室、低壓配電室1#、低壓配電室2#的電力儀表。其中高壓配電室微機(jī)保護(hù)為9臺，低壓配電室1#、2#有上海安科瑞電氣股份有限公司儀表共126臺。
2 客戶需求
高壓微機(jī)保護(hù)部分：對IA、IB、IC、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、fs、PF的精準(zhǔn)測量和保護(hù)電流Ia、Ib、Ic的監(jiān)視，以及對正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的計(jì)量。其中電壓、電流和功率因數(shù)的測量精度達(dá)到了0.2級，功率、電度的精度達(dá)到了0.5級，測頻偏差最大±0.01Hz。具有用于事故分析診斷的信息SOE記錄功能。
系統(tǒng)具有較強(qiáng)的人機(jī)接口、全漢化的友好界面，系統(tǒng)畫面、打印格式組態(tài)方便，用戶可自行生成新的界面或打印畫面。
全部功能通過綜合一體化系統(tǒng)來完成，各間隔層設(shè)備（微機(jī)保護(hù)裝置和電力參數(shù)采集儀）、通訊層和監(jiān)控層設(shè)備間相互獨(dú)立，各間隔層設(shè)備的功能和可靠性不依賴于通訊或監(jiān)控層設(shè)備。
高壓系統(tǒng)的所有信息都保存在微機(jī)綜合保護(hù)裝置中，便于故障錄波和事故追溯。
本系統(tǒng)通訊層實(shí)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的傳輸、網(wǎng)絡(luò)和通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換，各種運(yùn)行參數(shù)的本地保存，且掉電不丟失。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控層工作站故障時(shí)，可存儲兩個(gè)周的監(jiān)控參數(shù)，當(dāng)工作站恢復(fù)時(shí)，能夠?qū)?shù)據(jù)批量上傳。
系統(tǒng)采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)，所有間隔層設(shè)備都分散安裝在開關(guān)柜上，簡化二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3 參照標(biāo)準(zhǔn)
GB2887-2000 《計(jì)算站場地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL/T 814-2002 《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》
DL/T770-2001 《微機(jī)變壓器保護(hù)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(jì)規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
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(yàn)》
4 軟件設(shè)計(jì)
按照晉城污水處理廠的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報(bào)警；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢與打印；歷史曲線，用戶權(quán)限管理、高壓遙控等主要功能。
整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于監(jiān)控室內(nèi)，系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，現(xiàn)場的微機(jī)保護(hù)和低壓智能電測儀表通過現(xiàn)場總線連接到監(jiān)控主機(jī)的通訊擴(kuò)展卡，然后將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳至主機(jī)。
5 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
間隔層主要的設(shè)備為：電力儀表、開關(guān)量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
中間層主要為：串口擴(kuò)展卡，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU開放式通訊協(xié)議。
6 系統(tǒng)的主要功能
一、數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
二、人機(jī)交互
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設(shè)備狀態(tài)及實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；報(bào)警記錄顯示等。
1、 高壓一次圖：
高壓一次圖為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓回路的運(yùn)行狀態(tài)，重要的電參量等。界面上各回路一次圖顯示紅色代表合閘，綠色代表分閘。
2、高壓光子牌
顯示微機(jī)保護(hù)裝置上電、裝置掉電、裝置復(fù)位、信號復(fù)歸、遙控操作、就地操作、修改保護(hù)定值、裝置自檢錯(cuò)誤、裝置超溫等信號，信號跳變時(shí)伴隨聲光報(bào)警。
3、低壓一次圖
實(shí)時(shí)顯示低壓進(jìn)線回路，電容補(bǔ)償、出線回路的合分閘情況，實(shí)時(shí)刷新負(fù)載、電流、電壓、功率等的實(shí)時(shí)值。
4、電能報(bào)表
此電能報(bào)表支持手動(dòng)輸入時(shí)間查詢?nèi)魏螘r(shí)段和任何回路的耗電量。同一變壓器下的出線回路安排在同一個(gè)電能報(bào)表內(nèi)，便于管理人員的統(tǒng)計(jì)管理。系類報(bào)表可設(shè)計(jì)成用戶慣用的電能報(bào)表格式，以延續(xù)工作人員的工作風(fēng)格。
三、故障報(bào)警及事故追憶
在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、回路名稱、值班人員等信息，以便用戶查詢，追憶故障原因。
四、用戶權(quán)限管理
可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。
7 總結(jié)
本系統(tǒng)在軟件功能和界面友好成都等方面都達(dá)到了客戶的要求，順利通過了項(xiàng)目的驗(yàn)收。通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制各種儀表；實(shí)現(xiàn)對配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
8 參考文獻(xiàn)
任致程、周中編著 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4
朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術(shù) 2007年第1卷第4期
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