電力監控系統在烏魯木齊市河西污水處理廠的應用

 

摘要：采用AM4系列微機保護和PZ系列多功能電力儀表、采集配電室10KV高壓柜以及0.4KV低壓配電回路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配電所配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：污水處理廠；工廠用電監控；配電室；AM4系列微機保護；Acrel-2000；電力監控系統；

 

0概述 

  本項目為烏魯木齊市河西污水處理廠中水源熱泵項目一期-綠地一期熱泵機房工程，現場為一間變配電室，共有12面10KV高壓柜，18面低壓進出線柜。微機綜保及多功能儀表采用RS485總線組網接入電力監控系統，系統主機安裝在隔壁值班室。

1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AM4微機保護及0.4KV回路PZ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

  要求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

  要求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。

  系統要求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配電室實時運行狀態，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

  安科瑞Acrel-2000系統根據烏魯木齊市河西污水處理廠中水源熱泵項目一期-綠地一期熱泵機房工程配電室現場實際情況，整體網絡結構采用屏蔽雙絞線分7根總線直接接至監控室操作臺內的串口卡上，保障了配電所電力監控系統傳輸的穩定性與實時性。如下圖所示：

 

系統結構圖

  現場配電室共計7臺AM4-I綜保，2臺AM4-U綜保，高壓部分7臺PZ96L-E3多功能儀表，低壓部分共4臺PZ96L-E4多功能儀表，33臺PZ80L-E4多功能儀表，總共分為7條RS485總線接至值班室操作臺內的串口卡上。

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。在烏魯木齊市河西污水處理廠中水源熱泵項目一期-綠地一期熱泵機房工程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低壓多功能儀表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，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0.4KV低壓配電回路的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，低壓電力儀表25只左右。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，主要實時監測烏魯木齊市河西污水處理廠中水源熱泵項目一期-綠地一期熱泵機房工程配電室所有回路的運行狀態。在系統圖中可以直觀的看到每路10KV配電柜及低壓進出線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。如下圖所示：

 配電室一次系統圖

  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配電柜及低壓配電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。

電參數報表

  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。 如下圖所示：

電能報表

  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。

負荷曲線

  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。

通訊結構示意圖

4  結束語

  在當今配電設施的應用中，工廠的項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在烏魯木齊市河西污水處理廠中水源熱泵項目一期-綠地一期熱泵機房工程的應用，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，實時顯示中心配電室內各10KV配電柜回路以及0.4KV低壓配電進出線回路的運行狀態，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，保證了工廠的用電可靠度。

 

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：

劉丹，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