變配電監控系統在勝利油田物探院項目中的應用

摘要：介紹一種基于數字式智能儀表在配電系統改造中的應用，現場(chǎng)層采用智能數顯儀表（SCADA）采集配電現場(chǎng)的U、I、P、COS￠、Ep等電參量和開(kāi)關(guān)信號；現場(chǎng)儀表組網(wǎng)通訊并遠傳至后臺監控系統，同時(shí)通過(guò)智能儀表的輸出控制繼電器，遠程控制斷路器的合、分閘操作，達到低壓配電系統的自動(dòng)化綜合管理。關(guān)鍵詞：低壓智能配電系統Acrel-2000型三遙RS485通訊電力監控概述勝利油田物探院配電室于1992年建成投產(chǎn)，已安全運行16年，配電系統分為高、低壓兩大部分，高壓部分有聊城甲線(xiàn)和淄博甲線(xiàn)兩條10KV進(jìn)線(xiàn)，有6臺1250KVA有載調壓變壓器。物探院屬于重要電力負荷用戶(hù)，主要包括網(wǎng)絡(luò )二樓處理機房機群及其配套用電設備；網(wǎng)絡(luò )三樓解釋機房、局域網(wǎng)服務(wù)器及其配套用電設備、局信息中心ERP機房計算機及其配套用電設備；綜合樓處理和解釋機房用電設備；制冷機組及其配套用電設備以及全院的生產(chǎn)，生活用電。高、低壓一次設備是十四年前安裝的，原配電系統采用的是MS-2801數據庫定義系統，所用備件多，通訊線(xiàn)接點(diǎn)多，易出故障，操作系統是WindowsNT4.0，應用、維護起來(lái)比較繁瑣。近幾年來(lái)隨著(zhù)全院電力負荷的增加和SP2機群的擴容，變壓器容量和配電回路開(kāi)關(guān)的容量和數量已不能滿(mǎn)足當前用電負荷的需求，并且設備嚴重老化，斷路器分斷能力差；另外，供電公司正在進(jìn)行油田線(xiàn)路升壓，原6KV進(jìn)線(xiàn)已升為10KV，原低壓母線(xiàn)和變壓器出線(xiàn)開(kāi)關(guān)容量不夠，電容補償柜也已老化，起不到無(wú)功補償的作用。為了保證全院科研、生產(chǎn)的正常運行，我們對低壓配電系統進(jìn)行了一次全面的系統改造。由于物探院屬于一級供電用戶(hù)，供電系統要求絕對安全、可靠。根據場(chǎng)地設備實(shí)現遠程監控和集中管理的要求，改造后的配電系統采用了Acrel-2000型低壓智能配電系統實(shí)現對高低壓設備的遙測、遙信、遙控即“三遙”功能。Acrel-2000型低壓智能配電系統，充分利用了現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統進(jìn)行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)計算機和通訊網(wǎng)絡(luò )，將分散的配電所的現場(chǎng)設備連接為一個(gè)有機的整體，實(shí)現電網(wǎng)運行的遠程監控和集中管理。1配電監控系統構成本系統采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：圖1間隔層主要的設備為：多功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表、開(kāi)關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。站控層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場(chǎng)設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶(hù)，同時(shí)用戶(hù)可以通過(guò)系統軟件發(fā)送指令至現場(chǎng)設備，實(shí)現遠程遙控功能。以上網(wǎng)絡(luò )儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數據但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線(xiàn)上允許連接多達32個(gè)設備，最大傳輸距離為1.2km。2監控系統的主要功能數據采集與處理數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò )儀表采集完成，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)等數據。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。人機交互系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換；畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續記錄顯示等故障報警及事故追憶在配電系統發(fā)生運行故障時(shí)，會(huì )及時(shí)發(fā)出聲光報警提示用戶(hù)及時(shí)響應故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶(hù)查詢(xún)，追憶故障原因。數據庫建立與查詢(xún)主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。用戶(hù)權限管理針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的安全，可靠運行。電能成本管理自動(dòng)進(jìn)行日、月、年的電能統計，可以進(jìn)行尖、峰、平、谷時(shí)段設定，實(shí)現具有電能分時(shí)計費功能，同時(shí)生成日、月、年報表。運行負荷曲線(xiàn)定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況。3案例分析勝利油田物探研究院低壓配電系統主要有6臺10kv/0.4kv配電變壓器，本系統主要負責對低壓進(jìn)線(xiàn)及相應配出回路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控。進(jìn)線(xiàn)回來(lái)采用ACR320EK多功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表，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ACR100K系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量以及開(kāi)關(guān)信號的檢測和繼電器遙控輸出。一般配出回路采用Pz42-AI/KC系列網(wǎng)絡(luò )儀表，該儀表主要完成三相電流測量、開(kāi)關(guān)信號檢測和繼電器遙控輸出。圖(1)為系統主監控畫(huà)面，實(shí)時(shí)顯示遙測數值，斷路器運行狀態(tài)信息，運行事件報警，畫(huà)面快捷切換，系統功能菜單等主要功能。圖2①遙測：主要監測運行設備的電參量，其中包括：進(jìn)線(xiàn)三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；②遙信：實(shí)現顯示現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)主要包括：開(kāi)關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；③遙控：主要實(shí)現對智能斷路器的遠程分/合閘操作，所有操作均要通過(guò)嚴格的權限驗證，以防止運行人員誤操作。報表統計功能：主要完成對進(jìn)線(xiàn)回路的事件記錄報表（見(jiàn)圖（3））；遠程抄表（見(jiàn)圖（4））以及用電統計報表統計（見(jiàn)圖（5）），支持時(shí)間查詢(xún)及報表打印輸出。負荷曲線(xiàn)：定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)回路的電流參量，同時(shí)生成趨勢曲線(xiàn)（見(jiàn)圖（6）），實(shí)時(shí)了解設備負荷狀況，同時(shí)為事故追憶提供依據。圖3系統特點(diǎn)通訊線(xiàn)接點(diǎn)少，畫(huà)面顯示直觀(guān)，數據刷新快，及時(shí)反應現場(chǎng)設備的運行狀況，同時(shí)系統操作簡(jiǎn)單，方便用戶(hù)使用。結束語(yǔ)：目前該系統已經(jīng)成功投入運行近半年，系統運行安全、穩定，極大的方便了用戶(hù)的使用。隨著(zhù)社會(huì )的快速發(fā)展，用戶(hù)對供配電自動(dòng)化和智能化的要求越來(lái)越高，實(shí)現配電室的無(wú)人職守已經(jīng)成為未來(lái)配電自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)方向；ACREL-2000型低壓智能配電系統是解決供配電高質(zhì)量運行的良好配電系統之一，通過(guò)系統的運行，可以實(shí)現和保障配電系統的可靠、安全、穩定運行，并在此基礎上降低設備運行成本，提高配電自動(dòng)化質(zhì)量。參考文獻任致程、周中編著(zhù)電力電測數字儀表原理與應用指南中國電力出版社2007.4朱立泉變配電系統的智能管理系統分析智能建筑電氣技術(shù)2007年第1卷第4期王振生解析《變配電所計算機監控系統》智能建筑電氣技術(shù)2006年第5卷第3期