教育醫(yī)療
東華理工大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
摘要：用戶側(cè)配電系統(tǒng)的智能化、精細(xì)化、無(wú)人值守是當(dāng)下配電管理的必然趨勢(shì)。針對(duì)用戶側(cè)的配電進(jìn)線回路，設(shè)計(jì)安裝智能儀表，再通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各用能回路的工作狀態(tài)；并記錄各個(gè)回路的電力參數(shù)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控用能以及相關(guān)電力參數(shù)、提高用能安全、可靠及維護(hù)效率、降低維護(hù)的人工成本、實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)監(jiān)控的無(wú)人值守。通過(guò)用能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)的采集及存儲(chǔ)，明確用戶的電能使用水平以及配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為用戶節(jié)約電力維護(hù)成本、學(xué)院的管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，后期亦可根據(jù)對(duì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析制定相應(yīng)的配電系統(tǒng)維護(hù)方案。現(xiàn)就南昌東華理工大學(xué)項(xiàng)目中使用的ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)做一簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控； 無(wú)人值守； 配電維護(hù)
1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)
南昌東華理工大學(xué)項(xiàng)目在一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上已經(jīng)很好的保證了學(xué)院供電可靠性，但是還需要對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控以及用電管理，這樣才能對(duì)供電系統(tǒng)可能存在的安全隱患和重要設(shè)備運(yùn)行狀況有清楚、及時(shí)的了解，同時(shí)指導(dǎo)各用電設(shè)備合理用電打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。配電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)供配電系統(tǒng)要求有以下幾點(diǎn)：
1提高供電系統(tǒng)的安全可靠性并長(zhǎng)期保持，確保重要場(chǎng)所供電的連續(xù)性；
2)實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障；
3)對(duì)各部門、各區(qū)域用電情況及時(shí)掌握，并能給出指導(dǎo)性意見(jiàn) ；
4)提高供配電系統(tǒng)自動(dòng)化和運(yùn)行效率，節(jié)省人力.
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，充分考慮了學(xué)院自身特性，以及用電系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇管理設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化電力監(jiān)控軟件需要簡(jiǎn)單易操作且符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 電力監(jiān)控設(shè)備的選擇
對(duì)供電安全可靠性要求包括對(duì)供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)的了解、對(duì)故障快速的反應(yīng)和對(duì)意外停電能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電，因此需要對(duì)10kV配電回路配置微機(jī)保護(hù)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控10kV回路的運(yùn)行狀況，并且在40ms內(nèi)對(duì)發(fā)生的異常情況或者嚴(yán)重故障做出快速反應(yīng)，通過(guò)聲光告警信號(hào)或直接切除嚴(yán)重故障點(diǎn)，避免事故發(fā)生和已發(fā)生的事故范圍擴(kuò)大；通過(guò)I/O模塊以及變壓器溫控器記錄所有斷路器、變壓器、設(shè)備的運(yùn)行狀況，比如開(kāi)關(guān)開(kāi)斷次數(shù)統(tǒng)計(jì)、變壓器溫度等等設(shè)備信息，建立設(shè)備維護(hù)維修檔案，避免因?yàn)樵O(shè)備故障導(dǎo)致意外停電；通過(guò)多功能計(jì)量表計(jì)，實(shí)時(shí)記錄各用電設(shè)備用電信息；通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控供配電系統(tǒng)功率因數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)降低時(shí)通過(guò)自動(dòng)投電容器來(lái)進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。
2.2 電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縱向分為三層：監(jiān)控層、通訊網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便。
監(jiān)控層包括工程師站和遠(yuǎn)動(dòng)通信站，包含監(jiān)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及Acrel-2000電力監(jiān)控軟件，其中軟件部分具有良好的人機(jī)交互界面，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取通訊管理機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況；電能計(jì)量管理功能設(shè)計(jì)各種符合用戶的報(bào)表格式，報(bào)表內(nèi)數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量，搭建完整的計(jì)量體系，用戶只需查找打印即可，方便了操作，提高了工作效率。
通訊網(wǎng)絡(luò)層包括通訊管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
2.3 主要設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)
GBT 14598.300-2008 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)要求》 DL/T 5430-2009 《無(wú)人值班變電站遠(yuǎn)方監(jiān)控中心設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 GB/T 50063-2008 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》 《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》 DL 448-91 《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》 ISO/IEC11801 《國(guó)際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
2.4 電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)
系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢與打?。幌到y(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。
3 系統(tǒng)功能
上位機(jī)軟件采用ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫(kù)變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。
3.1 功能特點(diǎn)
ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。
3.2 軟件功能：
3.2.1運(yùn)行系統(tǒng)
軟件的界面可以根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和客戶的要求來(lái)設(shè)計(jì)。初始界面為“登錄界面”，客戶需通過(guò)用戶名，輸入相應(yīng)密碼，方能進(jìn)入本系統(tǒng)。界面如圖2所示。
圖2登陸界面
3.2.2通訊示意圖
通訊示意圖為拓?fù)鋱D，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。通過(guò)界面模塊顏色的變化來(lái)反映整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位的運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖3所示。
圖3 通訊示意
3.2.3 監(jiān)測(cè)詳圖
監(jiān)測(cè)詳圖反應(yīng)了整個(gè)系統(tǒng)配電回路名稱，相應(yīng)的配電體系以及回路的主要電參量。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，直觀反映本項(xiàng)目各個(gè)監(jiān)測(cè)回路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于管理者實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖4所示。
圖4 監(jiān)測(cè)詳圖
3.2.4 參數(shù)抄表
參數(shù)報(bào)表反映了本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)回路的在過(guò)去某時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)當(dāng)前或者過(guò)去某時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)參量數(shù)據(jù)反映回路狀態(tài)。主要的數(shù)據(jù)包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無(wú)功功率，功率補(bǔ)償因數(shù)，頻率。界面如圖5所示
圖5 參數(shù)抄表
3.2.5 電能報(bào)表
電能報(bào)表是對(duì)用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的月抄表，日抄表，小時(shí)抄表等功能，且可以Excel形式導(dǎo)出或打印。界面如圖6所示。
圖6 電能報(bào)表
4 結(jié)束語(yǔ)
東華理工大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、顯示、導(dǎo)出。項(xiàng)目從配電系統(tǒng)的搭建，到后期調(diào)試，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的核對(duì)，整個(gè)過(guò)程我方提供了相應(yīng)階段的技術(shù)支持。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的同時(shí)，也是對(duì)建筑的配電架構(gòu)的詳細(xì)梳理，通過(guò)對(duì)用能情況的細(xì)致分類，明確建筑內(nèi)配電體系的運(yùn)作模式和狀態(tài)。滿足了客戶相關(guān)的定制化需求，為客戶提供了多樣性的數(shù)據(jù)分析處理方式，以及導(dǎo)出方式，便于后期的相關(guān)管理，提高服務(wù)的效率。
除此之外系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示業(yè)主各配電回路的電能使用狀況、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框及報(bào)警聲音提示，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究制定相應(yīng)的用能服務(wù)計(jì)劃。該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為配電系統(tǒng)終端用戶實(shí)現(xiàn)各個(gè)配電回路的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、重要電參量實(shí)時(shí)顯示的功能，為后期管理者的配電系統(tǒng)維護(hù)提供了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
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