安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：本文介紹基于Acrel-2000電力監(jiān)控軟件和網絡電力儀表而設計實現的一套分散式采集和集中控制管理的配電自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)實現了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現場操作的無序性，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。

關鍵詞：工業(yè)園區(qū)；電力監(jiān)控；剩余電流監(jiān)測；配電室無人值守

0 引言

       目前，供配電產業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、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-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數據采集、開關狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以提供“監(jiān)控一體化"的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

       本文以青島橡膠谷為例，探討工業(yè)園區(qū)配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用。

1 項目介紹

       中國橡膠谷總面積3000多畝，其中核心區(qū)500多畝，規(guī)劃建筑面積近100萬平方米，以鄭州路為軸線，向科技大學四周輻射。中國橡膠谷由橡膠化工原材料、輪胎、制品、化工橡膠機械、機電電子等相關制造類企業(yè)的貿易公司及相關技術服務型企業(yè)、各類服務機構相融共生而成，將形成貿易、技術、人才、文化高度集聚的橡膠行業(yè)生態(tài)圈。 安科瑞電氣股份有限公司于2011年11月承接青島橡膠谷一期配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實施。

2 用戶需求

       青島橡膠谷一期工程由一路10kV市電供電，通過2臺800kVA變壓器（T1、T2）和1臺1600kVA變壓器（T3）降壓至0.4kV后通過低壓配電柜送出至園區(qū)各處負載，橡膠谷一期配電室共有10kV配電柜5面，0.4kV配電柜28面，高、低壓回路共計115個，其中10kV避雷器柜上無監(jiān)控裝置，所以本系統(tǒng)監(jiān)控114個回路的工作狀態(tài)。T1、T2變壓器回路間設有母聯(lián)，并備有一臺800kVA柴油發(fā)電機在應急狀態(tài)下為一些重要回路供電， T3變壓器回路則單獨使用。

       10kV回路的進線和饋線配有南京南瑞繼保的保護裝置，采集10kV回路的常規(guī)電參量和開關量狀態(tài)；0.4kV進線和母聯(lián)回路裝有安科瑞ACR330ELH電網質量分析儀，采集回路的常規(guī)電參量、四象限電度和電網質量參數；0.4kV饋線回路裝有PZ80L系列多功能電力儀表，采集回路的常規(guī)電參量和四象限電度[1]。此外，所有0.4kV饋線回路使用珠海派諾的八路漏電監(jiān)測儀表進行剩余電流監(jiān)測。本系統(tǒng)將上述所有133臺電力儀表納入監(jiān)控范圍。

       因青島的配電系統(tǒng)自動化起步較晚，電力監(jiān)控系統(tǒng)所有功能均由上海安科瑞電氣股份有限公司設計并提交，業(yè)主僅根據配電室值班經驗在系統(tǒng)軟件功能界面的細節(jié)上提出要求。   3 設計方案        現場設備全集中在同一個配電室中，業(yè)主的電氣值班室就近安排在配電室旁，本系統(tǒng)監(jiān)控中心也安置在該值班室中。系統(tǒng)組網采用常見的3層結構，站控管理層、通訊管理層和現場設備層。

3.1 參考標準

       系統(tǒng)的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

       ISO/IEC11801            《國際綜合布線標準》

       JGJ/T 16-92                《民用建筑電氣設計規(guī)范》

       GB/J63-90                  《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》

       GB/T13730                 《地區(qū)電網數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》

       GBJ63-93                   《電力裝置電測量儀表裝置設計規(guī)程》

       GB2887                      《計算站場地技術要求》

       GB/50198-94             《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

       GB50254/59-96        《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》

       IEC-61131-3              《圖形可編程標準》

3.2 組網結構圖拓撲圖

 為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，配電室現場安裝安科瑞公司網絡電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手相連至串口服務器，串口服務器經網絡交換機進而傳輸至后臺主機實現對現場數據的采集，存儲，處理，實時顯示以及歷史查詢

3.3 儀表，通訊線纜，交換機及串口服務器選型

       現場設備層設備為133臺電力儀表。這些設備分別根據設計要求安裝在相應的配電回路上。通過RS-485接口實現與上位機系統(tǒng)的數據交互。多功能表和漏電儀表的通訊規(guī)約為Modbus-RTU，保護裝置的通訊規(guī)約為IEC60870-5-103;通訊管理層由2臺Nport-5630串口服務器和1臺交換機構成，實際工程中使用了8個485串口，剩下8個串口備用。串口服務器將RS-485總線協(xié)議轉換為工業(yè)以太網協(xié)議，通過TCP/IP與站控管理層主機相連，構建數據鏈路。通訊管理層設備均安裝在電氣值班室的值班人員操作臺中，與站控管理層設備安裝在一起; 站控管理層設備為華北工控主機、顯示器、HP打印機以及山特UPS電源，均安裝在電氣值班室的操作臺中。通過安裝在主機上的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現對現場儀表數據的采集、處理以及各種人機交互功能,具體設備如下表：

4 系統(tǒng)功能

上位機軟件采用Acrel – 2000電力監(jiān)控軟件，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。   4.1 配電監(jiān)測：如圖1所示，配電監(jiān)測模塊下可查詢1#變壓器、2#變壓器、3#變壓器、10kV回路的工作狀態(tài)和所有

儀表的通訊狀態(tài)。通過儀表通訊狀態(tài)圖可以查看當前所有儀表的工作情況。低壓多功能儀表未配置開關量采集功能，因儀表的輔助電源線取自該回路斷路器的下端，所以儀表的通訊狀態(tài)同時也表征了該回路的分合閘狀態(tài)。

   10kV和0.4kV配電室配電回路運行狀態(tài)使用一次圖形式顯示，10kV回路采集并顯示三相電壓、電流、功率以及分合閘狀態(tài)，手車狀態(tài)，故障報警狀態(tài)（青島地區(qū)10kV配電系統(tǒng)不使用接地刀）；采集并顯示0.4kV回路的母線電壓，進線、母聯(lián)或發(fā)電機雙切回路的三相電流、有功無功功率、功率因數和頻率；各饋線回路的三相電流和剩余電流。界面標注回路編號、用途、斷路器編號、互感器變比，回路用途可由擁有管理員權限的用戶修改。10kV回路界面如圖2所示；0.4kV回路界面如圖3所示：

       通過報表功能可以查詢任意時刻主要回路的全常規(guī)電參量數據、低壓回路的用電量、低壓饋線回路的漏電流值和配電線纜溫度值。用戶主要關注的是用電量報表和剩余電流報表，用電量報表用于對租戶進行電費收費計量以及與供電局數據核對后進行成本核算，如圖3所示；剩余電流監(jiān)測在青島起步較晚，影響用電安全，因此用戶也較感興趣，如圖4所示。

       電力監(jiān)控系統(tǒng)定義了所有配電回路過負荷、低壓回路剩余電流過大及10kV回路開關量變位實時報警和歷史報警查詢等功能，如圖5所示，列表中列出報警發(fā)生和恢復的時間、回路名稱、回路編號、數據點、報警內容和報警值等數據，可見某些回路剩余電流值超標較嚴重。

5 問題匯總        

       本系統(tǒng)先完成低壓部分的系統(tǒng)集成，后根據業(yè)主要求追加高壓部分。在與業(yè)主約定的時間段內對高壓部分停電施工時，有部分租戶未收到停電通知，因此投訴了管理公司，使本來2小時的停電時間被壓縮到僅有半小時，所幸時間勉強足夠施工人員鋪設保護裝置的通訊總線。南瑞繼保的RCS9611C、RCS9621C保護裝置在自檢壓板閉合的狀態(tài)下，不具備103規(guī)約主動上傳遙測遙信數據的功能，電氣安裝公司在安裝調試時未測試通訊功能，導致系統(tǒng)調試時無法采集數據。經多次與南瑞繼保的技術人員溝通后發(fā)現問題所在，斷開保護裝置的自檢壓板后通訊正常。

6 運行效果

       因部分儀表LED面板上顯示的二次側累計電度，導致值班人員每月均需要對抄表數據進行CT變比換算，經由本系統(tǒng)軟件的報表功能，可以直接查詢月一次用電量，無需轉換。此外，曾發(fā)生過值班人員抄表時遺漏電度高位，導致該月物業(yè)管理公司少收約3000元電費，本系統(tǒng)投運后杜絕了此類人為失誤造成經濟損失的可能。按照規(guī)范，低壓回路自然剩余電流值一般不超過500mA，據剩余電流報表顯示，橡膠谷一期多個回路剩余電流超過3A，由物業(yè)管理公司持報表聯(lián)系電氣安裝公司查線，整改了多處，但仍有2~3個回路剩余電流過大未解決。

7 結束語

       電力監(jiān)控系統(tǒng)在調試階段揭露了電氣安裝公司一次、二次接線存在的問題，明確了整改方向，保障了橡膠谷配電系統(tǒng)今后的穩(wěn)定運行。本系統(tǒng)自2012年2月投產后，電能計量與供電局數據匹配度高，用戶給了好評，并已著手就橡膠谷二期工程的合作進行洽談。