王海芹

 安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹青島橡膠六廠(chǎng)，采用智能電力儀表、智能斷路器，采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控與電能管理系統實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：青島橡膠;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;

1.概述

    青島橡六輸送帶有限公司隸屬于化工集團公司，是在青島橡六集團有限公司（原青島橡膠六廠(chǎng)）基礎上整合、組建的輸送帶化公司。

    根據青島市“環(huán)灣保護，擁灣發(fā)展”的發(fā)展戰略及公司的中、長(cháng)期發(fā)展規劃和對、輸送帶市場(chǎng)未來(lái)需求趨勢的預測，在青島市城陽(yáng)區棘洪灘橡膠工業(yè)園征地329畝，投資6億元，通過(guò)新建1000萬(wàn)平方米輸送帶生產(chǎn)項目，結合太原路廠(chǎng)區1000萬(wàn)平方米輸送帶生產(chǎn)設備的搬遷技改，再經(jīng)過(guò)實(shí)施擴產(chǎn)1000萬(wàn)平方米輸送帶生產(chǎn)項目，終形成3000萬(wàn)平方米輸送帶生產(chǎn)能力，達產(chǎn)后實(shí)現銷(xiāo)售收入15億元。整個(gè)發(fā)展規劃將以、的輸送帶制造技術(shù)、工藝、裝備和生產(chǎn)管理技術(shù)，堅持科技創(chuàng )新，積極推進(jìn)精細化管理模式，將橡六公司打造成一個(gè)、安全、節能、環(huán)保的*的輸送帶生產(chǎn)企業(yè)。

    本次主要新增車(chē)間供配電主要由6個(gè)變電所供電：輸送帶車(chē)間一變電所、煉膠車(chē)間變電所、辦公試驗樓變電所、備品備件庫變電所、特種輸送帶車(chē)間變電所、輸送帶車(chē)間二變電所。

2.需求分析

    本技術(shù)條件適用于公司新建輸送帶車(chē)間一、煉膠車(chē)間、辦公試驗樓、備品備件庫、特種輸送帶車(chē)間、輸送帶車(chē)間二的配電室采集柜。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿(mǎn)足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

   自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表、溫度模塊等儀表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

   支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

   支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

   支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

   數據實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

   自動(dòng)采集現場(chǎng)2-31次諧波，生成圖表形式，方便進(jìn)行諧波分析。

   數據分析與處理

   數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

   各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

   各設備的用電負荷（有功、無(wú)功）大、小、平均值計算。

   統計各分站及全廠(chǎng)的用電量（有功、無(wú)功）。

    要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表、棒圖、曲線(xiàn)圖等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

    數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層能耗展示。

    操作層具備能耗分析、能耗累計用量、實(shí)時(shí)監測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

    管理層具備能耗數據統計和分析、分類(lèi)分項的對比、對標分析等功能。

    決策層具備能耗數據分析、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

    要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

    系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    要求為生產(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

   現場(chǎng)控制

    要求具有繼電器輸出回路，輸出控制電壓類(lèi)型交流、直流可選，視現場(chǎng)設備而定。具有直觀(guān)電氣回路狀態(tài)顯示畫(huà)面，在監控后臺可對現場(chǎng)回路進(jìn)行分閘操作。

   參數設置

    可通過(guò)采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值，溫度保護閾值。

    故障判斷與報警

    具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流、溫度超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)；同時(shí)系統通過(guò)計算機或短信模塊等方式，將報警信息及時(shí)發(fā)送到工作人員的手機，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

    安科瑞Acrel-2000系統根據青島橡六新廠(chǎng)區現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用光纖環(huán)網(wǎng)，保障了廠(chǎng)區電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

    根據現場(chǎng)儀表分布情況，每個(gè)車(chē)間做一套電力監控系統，6KV配電室及備品備件庫內有電力儀表38臺 溫度巡檢儀5臺；辦公實(shí)驗樓內有電力儀表61臺 溫度巡檢儀3臺；煉膠車(chē)間內有電力儀表86臺 溫度巡檢儀9臺；特種輸送帶車(chē)間有電力儀表39臺 溫度巡檢儀4臺；輸送帶車(chē)間一電有電力儀表93臺 溫度巡檢儀22臺；輸送帶車(chē)間一電有電力儀表64臺 溫度巡檢儀10臺。本工程中每個(gè)車(chē)間配有一臺PLC采集柜，采集現場(chǎng)智能設備的參數，傳送至該車(chē)間內的監控主機上，然后通過(guò)廠(chǎng)區環(huán)網(wǎng)交換機將數據上傳至監控主站，從而實(shí)現數據的整合及指令下發(fā)。下圖以輸送帶車(chē)間三（特種輸送帶車(chē)間）為例，展示了該車(chē)間的整體組網(wǎng)拓撲圖，其余車(chē)間與該組網(wǎng)方式一致，只是現場(chǎng)智能裝置數量不同。

     1）站控管理層

     站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在青島橡六遷建工程中主要指總站2臺監控主機及每個(gè)分站的監控主機。

     2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

     通訊層主要是由西門(mén)子S7-200、Nport-5630串口服務(wù)器、環(huán)網(wǎng)交換機、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。其中S7-200的主要功能是監測現場(chǎng)回路的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)及對現場(chǎng)回路的分閘控制；NPORT-5630串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表及溫度模塊；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

    3）現場(chǎng)設備層

     現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表、溫度模塊、傳感器及斷路器組成，智能儀表與溫度模塊通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器和交換機到達該車(chē)間監控主機；斷路器控制觸點(diǎn)通過(guò)中間繼電器與S7-200相連，與監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

    智能儀表現場(chǎng)連接示意

     現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至串口服務(wù)器Nport5630-8，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

   PLC現場(chǎng)連接示意

    S7-200輸出控制點(diǎn)通過(guò)中間繼電器接至斷路器控制點(diǎn)位，電力監控系統實(shí)現對所有現場(chǎng)回路遠程分閘功能。如下圖所示：

    進(jìn)線(xiàn)回路采用ACR230ELH/K多功能諧波儀表，其是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度、并可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表主要應用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區電力監控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統及智能建筑等領(lǐng)域。

    重要配出回路采用ACR220EL/K系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度。

3  系統功能

    變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看 到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、變壓器溫度等，并可遠程遙控斷路器的分合閘。如下圖所示：

 變電所一次系統圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，通過(guò)手機短信的形式發(fā)給當天值班人員，提醒值班人員及時(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢(xún)功能，

    支持對所有回路功率實(shí)時(shí)和歷史查詢(xún)報表，方便管理人員深入了解各負荷的運行狀況。如下圖所示：

功率歷史報表

    參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)6座變電所所有變壓器出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示

 電參數抄表

    用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示辦公樓實(shí)驗樓配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

辦公實(shí)驗樓電能報表

    系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為辦公實(shí)驗樓通訊狀態(tài)示意圖。

辦公實(shí)驗樓通訊結構示意圖

    負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線(xiàn)圖

    復費率電能報表功能，系統可設置任意變壓器回路的8時(shí)段費率，同時(shí)設置峰平谷時(shí)段的電價(jià)，該報表支持打印和導出功能，管理人員根據系統可直接打印出任意時(shí)間段所用電費單，如下圖所示:

復費率報表

4  結束語(yǔ)

    在當今配電設施的應用中，工礦企業(yè)的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在青島橡膠六廠(chǎng)的應用，可以實(shí)現對變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，同時(shí)可遠程分合閘操控，該系統運行安全、可靠、穩定，為工廠(chǎng)解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

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