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楊軍軍
安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801
摘要：本文主要介紹茅臺酒廠五期電力監控系統，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控系統實現變電所配電回路用電的實時監控。
關鍵詞：配電監控；電力監控系統；智能電力儀表
1 概述：
本文介紹的Acrel-2000系統是以計算機檢測和可編程技術研制的一套適用于高、低壓配電系統的集中監控系統，可實現中央變電所、采區變電所的集中管理和無人值守，對于提高供電系統。系統可靠性和經濟運行指標廣泛應用于電力、化工、國防、建材、市政、學校、醫院、建筑、交通、冶金等行業。本文以茅臺酒廠新區（五廠）電力監控為例加以介紹。
2 項目簡介
貴州茅臺酒廠集團由中國貴州茅臺酒廠有限責任公司、貴州茅臺酒廠集團技術開發公司、貴州茅臺酒廠集團習酒有限公司、及其全資子公司、控股公司、參股公司等近 20 家企業構成，集團所涉足的產業領域包括茅臺白酒、禮盒白酒、原漿酒、啤酒、葡萄酒、紅酒、證券、銀行、保險、物業、科研等。
為了加強茅臺酒廠新區用電的科學管理和提高電能的利用率，茅臺酒廠新廠需設計一套電力監控系統，此項目的監控范圍為：主要針對茅臺酒廠新區專變的用電進行監測，該監測范圍主要為0.4KV用電狀況分析，監測2個專變內4路變壓器出線回路、8路無功補償、2路母聯柜及87路普通饋線回路電參量，安科瑞電氣股份有限公司于2010年11月承接了茅臺酒廠新廠系統集成工作，并根據變電所現場實際需求，為其選用了我司ACREL-2000電力監控系統。
3 系統設計方案
Acrel -2000符合的標準
本技術方案以現行國家及電力行業的有效標準為依據，國標未列入部分應參考IEC最新標準和規范。如標準間有矛盾時，應以較高標準為準。
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL478-2001 《靜態繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動裝置技術規程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化系統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》
GB/50198-2011 《監控系統工程技術規范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統調度自動化設計技術規程》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
4 Acrel-2000電力監控系統主要功能
4.1 數據采集與處理
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。
數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
4.2 人機交互
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
4.3 運行負荷曲線
負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
4.4 數據庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
4.5 遠程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。
4.6 歷時事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統的運行情況提供了良好的軟件支持。
4.7 用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
5 茅臺酒廠新區案例分析
本項目中，主要針對茅臺酒廠新區專變的用電進行監測，該監測范圍主要為0.4KV用電狀況分析，監測2個專變內4路變壓器出線回路、8路無功補償、2路母聯柜及87路普通饋線回路電參量，2個變電所具體為80米，采用屏蔽雙絞線將信號直接上傳至監控值班室內。
系統結構采用分層分布式，監控中心值班室放置1臺主機，2臺通訊服務器、1臺UPS電源、1臺打印機及報警蜂鳴器等。本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；具體設備連接情況請見下圖（1）。
圖（1）
間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均采用RS485通訊接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅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個設備，最大傳輸距離為1.2km。
6 系統功能
本系統功能模塊具體分為5塊，包括實時數據顯示、系統負荷曲線、用電報表、報警、用戶管理，以下介紹各模塊功能。
實時數據顯示功能主要根據茅臺酒廠新區配電系統一次配電系統圖繪制而成，通過此圖使用者可清晰看出配電系統結構，并能實時觀測系統用電情況，通過標注回路用途，使配電系統的走向更為清晰化，另外回路名稱可隨時根據用戶需要進行更改，但是此處設置了更改權限，需用戶登錄并正確輸入密碼后才可進行回路名稱更改，電壓、電流等常規電參量也可以在一次示意圖界面上查看，下圖（2）為實時數據顯示界面：
圖（2）
負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖（3）。
圖（3）
電參量報表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢供變電所內所有出線回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。見圖（4）
圖（4）
用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示健身中心某段時間內的各配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（5）。
圖（5）
事故報警和追憶：對于電氣值班人員來說，跳閘報警的實時性和準確性是非常重要的指標，電力監控系統為用戶定制的報警功能主要針對配電室低壓回路斷路器的分合閘變位，通過報警窗口和外置音箱發出報警音提示值班人員低壓饋出回路斷路器發生了變位，根據報警窗口顯示的內容，可以立即定位報警回路并進行響應，保障配電系統的穩定運行。見圖（6）
圖（6）
針對不同級別的用戶，設置不同的權限，方便不同權限的管理人員對系統的不同操作，實現配電系統的安全，可靠運行。通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
7 運行效果
在Acrel-2000電力監控系統應用之前，整個廠區用電基本上靠人工來抄表，投入了大量的人力資源，現場的設備運行狀態也不能及時被值班人員掌控，增加了設備運行時的隱患。Acrel-2000電力監控系統完成以后，減少了電氣值班人員，實現了現場信息的實時監測；并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究；報警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時檢查現場設備的運行狀況。通過報警窗口的應用，消除了電氣故障，使值班人員更加安全，整套工作的實施也更加人性化，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少人力投入，提高工作效率，從而降低整個系統的運營成本。
該系統經過WEB發布之后，不但支持局域網瀏覽，對廣域網Internet 也一樣適用。這也意味著茅臺酒廠管理人員可以通過廣域網實時查看新區所有生產用電情況和員工的工作情況。本系統為生產管理人員和設備維護人員提供了現代化的管理和分析手段。自該電力監控系統投運以后，員工的考核有據可查，獎懲全部建立在完善的數據基礎之上，生產管理明顯改善，工廠的生產效率也得到了明顯的提高。軟件功能對生產管理者來說：其簡單，方便，快捷的滿足了對員工的管理；對生產線上的員工來說：其考核規則是公平，公正的。所以自系統運行以來，該軟件得到了公司員工的一致好評。
ACREL-2000電力監控系統為用戶提供的是一套完整的解決方案，具體用到生產管理當中時，還需要管理人員對數據進行深入的分析和挖掘只，有不斷的去運用這套系統，才能從中發現它更多的益處。
參考文獻
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電力監控系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10
作者簡介：
楊軍軍，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電。Email: 2880157877@qq.com手機：15216816024 021-69151071 QQ:2880157877
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