天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目電力監控系統的研究與應用

李明君

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

 摘要：采用微機保護和多功能電力儀表采集變電所內10KV高壓柜配電回路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配電所配電回路用電的實時監控和管理。 關鍵詞：工業建筑；變電所 ;Acrel-2000;電力監控系統;   0概述   為保證用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控，需要對天康生物配電室的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進行電壓、電流、功率以及各開關量信號等參數進行實時在線監控。一旦監控點被監視參數異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發生。天康生物共有三間配電室，分別為1#配電室、2#配電室及3#配電室；其中1#配電室共有21臺綜保，2臺變壓器溫控儀，83臺低壓儀表，1臺1000KW玉柴油發電機組,1臺直流電源屏，2套電容補償柜，3套UPS機柜；2#配電室共有7臺綜保，2臺變壓器溫控儀，87臺低壓儀表，1臺600KW玉柴發電機組1臺直流電源屏，2套電容補償柜，5套UPS機柜；3#配電室共有2臺高壓儀表和30臺低壓儀表。1搭建系統的意義  電能作為企業主要的能源消耗，很多管理者對電的概念還停留在每個月擺在自己面前的一張電費單——每月會交多少錢的電費；對電的管理也僅限于安排電工每天到各個配電回路抄抄表上的電流、電壓及電度值，巡查各個回路有沒有發生跳閘，僅僅只是保證企業內部的正常用電。  企業每月電費支出幾十萬、幾百萬甚至上千萬元，這些電具體用在了哪里，電費支出是否合理，是否有節能空間；在未增加大型設備的情況下，電費卻較上月明顯增多；公司生產規模沒有擴容，原來的幾臺變壓器供電一直沒問題，為什么設備主管最近一直吵著變壓器負荷不夠，要增加變壓器；變壓器運行過程中沒見什么異常，怎么會爆掉了；電費單中怎么還有超需量或者功率因數過低的罰款項；生產用電機設備經常損壞需要維修，如何能有效減少損壞頻率；意外斷電，影響生產，難以及時排除故障，恢復供電；配電系統年代久遠，配電線路多次改造，只知道大概走向，具體如何分配誰也說不清；人工抄表、復費率電價統計工作量大，存在人為誤差；同時抄表人員與強電接觸、或登高作業存在安全隱患。  此上種種都是在用電管理的過程中或多或少會遇到的問題，如何解決這些問題就顯得尤為重要。單純的人工以及無法滿足，因此需要針對此項目搭建起計量體系，通過自動化實時集抄，為配電系統安全可靠運行提供保障，設備發生故障（回路過負荷等）提前預警，提示值班人員及時排除故障，及時恢復供電；以數據為依據為后續節能改造提供數據支撐，通過數據分析，實現管理模式的改進，針對部門建立有效數據考核機制，最終實現節能降低企業運營成本。2需求分析  為保證生產管理用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控。需要對現場的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進行電壓、電流、功率以及各開關量信號等  參數進行實時在線監控。一旦監控點被監視參數異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發生。自動抄表功能節省了人力物力，電流趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態與時間。數據采集  自動采集現場所有10KV回路微機保護及多功能儀表的模擬量數據，自動采集現場開關狀態以及故障狀態等開關量數據。  支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。  支持多線程處理機制，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。  數據實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。數據查詢與展示  能方便實現各級管理人員的查詢，查詢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。  數據展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。權限管理  對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。  系統具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環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。故障報警  故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關故障，電壓、電流超限，現場微機保護與監控系統通訊故障等。報警時間自動記入系統數據庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目三間配電室各配電回路的實時運行狀態，發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  本次方案針對天康生物項目設計了一套整體的電力監控系統，對三間配電室內的綜保及儀表統一進行監控，同時在每個配電室內增加一臺壁掛式觸屏主機做現場監控，一旦有遙信變位或遙測越限可以實時就地聲光報警器報警。如下圖所示：值班室拓撲圖1#配電室拓撲圖2#配電室拓撲圖3#配電室拓撲圖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。在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目中主要指置于監控室的監控主機。2）網絡通訊層  通訊層主要是由以總線網絡組成。總線網絡的主要功能是實現現場微機保護及多功能儀表等與站控管理層之間的數據交互，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，真正達到了無人值守的目的。3）現場設備層  現場設備層是數據采集終端，主要由10KV配電柜上的微機保護裝置以及多功能電力儀表組成，智能設備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線連接接入監控主機進行組網，實現遠程控制。  微機保護裝置及低壓電力儀表現場連接示意  現場微機保護裝置以及低壓多功能電力儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接微機保護數量5只左右，電力儀表25只以內。具體連接示意圖如下所示：通訊線路連接示意圖 3  系統功能  配電所實時監控系統圖為主監控畫面，主要實時監測天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目三間配電室內所有配電回路的運行狀態。在系統圖中可以直觀的看到每路10KV配電柜回路的運行參數和狀態，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率等。  事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現的報警信息事件記錄以及發生時間，為值班人員提供依據并且分析事故發生的原因。  參數抄表功能，主要對10KV配電柜各回路的電參數進行查詢。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。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。  用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段分回路的電度累計查詢，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，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。  系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊異常。  負荷曲線界面，可以查詢各個回路的歷史功率負荷曲線。  權限管理，可以給不同的用戶設置不同的權限，防止越權操作。4  結束語  在當今配電設施的應用中，工業建筑的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目的應用，可以實現對配電所供配電回路用電的實時監控。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示三間配電室各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、報警聲音提示，該系統運行安全、可靠、穩定，保證了工業建筑的用電可靠度。 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能管理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：李明君，男，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