組態(tài)軟件在配電系統中的應用

摘要：介紹了ACR330ELH電力質(zhì)量分析儀表在智能配電監控系統中的實(shí)際應用，詳述了該系列儀表的功能及技術(shù)指標，并給出了系統結構、軟件實(shí)現及系統功能。

關(guān)鍵詞：ACREL-2000，導軌式安裝，ADL電能表，RS485通訊，電能管理,電力監控

0前言目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著(zhù)舉足輕重的作用,全國各地重點(diǎn)工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶(hù)的急劇增加，對供配電系統的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)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型電力監控系統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統的實(shí)時(shí)數據采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以為企業(yè)提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實(shí)時(shí)歷史數據庫AcrSpace、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動(dòng)化軟件AcrNetPower、“軟”控制策略軟件AcrStrategy、通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器AcrFieldComm、OPC產(chǎn)品、Web門(mén)戶(hù)工具等，可以廣泛的應用于企業(yè)信息化、DCS系統、PLC系統、SCADA系統。1.系統結構Acrel-2000系列電力監控系統是基于10kV及以下變配電系統的監測與管理，該系統（簡(jiǎn)稱(chēng)Acrel-2000型系統）由管理層（站控層）、通訊層（中間層）、間隔層（現場(chǎng)監控層）三部分組成，見(jiàn)下圖。n管理層由高性能的工業(yè)控制計算機、顯示器、打印機、UPS不間斷電源、GPS時(shí)間對時(shí)器、聲光報警設備等組成，主要作用是把通訊層采集到現場(chǎng)設備的數據通過(guò)ACRHMI人機對話(huà)界面的方式顯示給用戶(hù)，同時(shí)發(fā)送命令給間隔層設備。它也是系統與運行管理人之間的對話(huà)接口。n通信層位于管理層與間隔層中間，采用現場(chǎng)管理機（前置處理機或光纖環(huán)網(wǎng)交換機或通信服務(wù)器或以太網(wǎng)關(guān)）等作為通信層。主要作用將多種裝置和設備通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，有機地結合起來(lái)，并且在測控網(wǎng)上實(shí)現信息交換和資源共享，它具有強大的通信和數據處理能力。實(shí)現“上傳下達”的作用。n間隔層安裝微機保護測控裝置、綜合電力監控儀表、開(kāi)關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器輸出模塊、脈沖采集模塊等。采用最先進(jìn)地高精度交流采樣技術(shù)通過(guò)RS485通信接口上傳到通信層。實(shí)現對現場(chǎng)數據采集和就地顯示功能及通信命令地實(shí)施。間隔層是整個(gè)Acrel-2000型系統的最關(guān)鍵部分，它既是分散控制的核心，也是保證管理層得到正確數據的源頭。本系統對于高低壓二次設備的配置都高于或符合國家的標準。

2.功能介紹Acrel2000電力監控系統軟件在電力行業(yè)已得到了廣泛的應用，功能強大，主要包括有：

2.1友好的人機交互界面（HMI）標準的變配電系統具有CAD一次單線(xiàn)圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò )的接線(xiàn)情況；龐大的系統具有多畫(huà)面切換及畫(huà)面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫(huà)面。主畫(huà)面可直觀(guān)顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著(zhù)色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實(shí)時(shí)刷新。

2.2用戶(hù)管理本軟件可對不同級別的用戶(hù)賦以不同權限，從而保證系統在運行過(guò)程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶(hù)輸入操作口令外，還需工程師級用戶(hù)輸入確認口令后方可完成該操作。

2.3數據采集處理Acrel-2000型電力監控系統可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現場(chǎng)設備的各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)(包括三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率、電能、溫度、開(kāi)關(guān)位置、設備運行狀態(tài)等)，將采集到的數據或直接顯示、或通過(guò)統計計算生成新的直觀(guān)的數據信息再顯示（總系統功率、負荷最大值、功率因數上下限等），并對重要的信息量進(jìn)行數據庫存儲。

2.4趨勢曲線(xiàn)分析系統提供了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史趨勢兩種曲線(xiàn)分析界面，通過(guò)調用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線(xiàn)界面分析該回路當前的運行負荷狀況。如通過(guò)調用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動(dòng)情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行質(zhì)量分析。

2.5報表管理系統具有標準的電能報表格式并可根據用戶(hù)需求設計符合其需要的報表格式，系統可自動(dòng)統計?？勺詣?dòng)生成各種類(lèi)型的實(shí)時(shí)運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢(xún)和打印系統記錄的所有數據值，自動(dòng)生成電能的日、月、季、年度報表，根據復費率的時(shí)段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢(xún)打印的起點(diǎn)、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶(hù)需求量身定制滿(mǎn)足不同要求的報表輸出功能。

2.6事件記錄和故障報警系統對所有用戶(hù)操作、開(kāi)關(guān)變位、參量越限及其它用戶(hù)實(shí)際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發(fā)生的時(shí)間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開(kāi)關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時(shí)自動(dòng)對運動(dòng)設備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

2.7五遙功能Acrel-2000型系統不僅能實(shí)現常規的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調”功能外，還可以實(shí)現“遙設”功能。n遙信：實(shí)時(shí)對開(kāi)關(guān)地運行狀態(tài)，保護工作等開(kāi)關(guān)量進(jìn)行監視。計算機實(shí)時(shí)顯示和自動(dòng)報警。n遙控：通過(guò)計算機屏幕選擇相應的站號，開(kāi)關(guān)號，合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋出來(lái)，確認后執行，實(shí)時(shí)記錄操作時(shí)間、類(lèi)型合開(kāi)關(guān)號等。n遙測：通過(guò)計算機實(shí)時(shí)對系統電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、超限報警、頻率進(jìn)行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線(xiàn)，棒圖，自動(dòng)生成報表。n遙調：用于有載變壓器的調壓升/降。n遙設：用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字；以及調整各種儀表的工作狀態(tài)。

3.系統性能指標Acrel-2000型系統性能指標見(jiàn)下表序號內容指標序號內容指標1事件記錄正確率≥99.9％8事故時(shí)遙信變位傳送時(shí)間≤1S2遙信正確率100％9事故推畫(huà)面時(shí)間2S3遙控正確率100％10遙信變位1S4遙調正確率100％11遙控過(guò)程完成3S5遙測正確率≥99.9％12模擬量測量綜合誤差0.5%6重要遙測更新周期2S13電網(wǎng)頻率測量誤差0.01Hz7一般遙測更新周期3S4.軟件界面

4.135kv變電站的主接線(xiàn)圖畫(huà)面

4.2電壓、電流波形計數值顯示界面，以及棒圖、餅圖的顯示。

4.3對某個(gè)用電單位的不同用電設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的報表查詢(xún)和顯示，并可以打印輸出

4.4可實(shí)現定值管理功能，斷路器分合閘顯示，電參數顯示，以及保護功能。

4.5遙信遙控功能

4.6遙控界面：符合電力系統規范，要求輸入密碼，且有監護人在才能完成

4.7報警/遙控自動(dòng)彈出報警工具條！

5．中壓保護裝置安科瑞公司的M系列可編程型微機保護測控裝置，采用大容量、資源冗余設計，適用于35kv及以下的電壓等級電網(wǎng)的保護、控制、測量和監視，可配置為線(xiàn)路、電容器、電動(dòng)機、進(jìn)線(xiàn)互投（貫通線(xiàn)備投）等不同回路提供保護功能的數字微機繼電保護控制裝置。它可用于不同的主接線(xiàn)方式，如單母線(xiàn)、雙母線(xiàn)及多母線(xiàn)接線(xiàn)等方式，也支持不同類(lèi)型的電網(wǎng)，如中性點(diǎn)不接地系統、經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統和小電阻接地系統。應用行業(yè)：廣泛應用于電力、化工、國防、建材、市政、學(xué)校、醫院、建筑、交通、冶金等行業(yè)。

5.1M系列中壓保護裝置特點(diǎn)n高可靠性設計本產(chǎn)品全部采用工業(yè)級元器件，所有與外界的連接都做了充分的電氣隔離，內置抗雷擊保護電路和電源濾波器。專(zhuān)業(yè)的EMC設計，對裝置輸入電源、模擬和數字電源進(jìn)行實(shí)時(shí)的監測，保證了其運行的可靠性。強大的邏輯可編程通過(guò)邏輯元件的組合，同一臺裝置可設計成為實(shí)現不同保護功能的綜合保護裝置。n靈活方便的接線(xiàn)方式其輸入的交流電壓可接相電壓、線(xiàn)電壓、零序電壓或是不平衡電壓，適應各種PT接線(xiàn)方式。n高精度的測量和計量保護CT和測量CT分開(kāi)輸入，保證了測量精度和高可靠性要求。采用頻率跟蹤技術(shù)，實(shí)時(shí)的檢測系統的頻率變化，實(shí)時(shí)的調整數據的采樣時(shí)間間隔，能保證在基頻偏離工頻50Hz很大的情況下準確計算出當時(shí)系統的基頻分量，諧波分量和零序分量。n故障錄波在每個(gè)采樣點(diǎn)對所有交流輸入量、狀態(tài)量、開(kāi)出量和保護模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集并記錄。n保護定值切換可通過(guò)面板和通訊方式進(jìn)行切換，組別切換功能使其快速的方便的適應多種運行方式。n通訊功能以太網(wǎng)通訊規約：Modbus；TCP/IP。不同的通訊口可設不同的通訊規約，可以同時(shí)運行。n斷電保持功能間隙中斷條件下，100ms內電源失電，裝置不失電。電源失電50ms后，裝置產(chǎn)生失電SOE，并保存重要數據。

5.2M系列中壓繼電保護裝置保護功能相瞬時(shí)速斷電流保護；相限時(shí)速斷電流保護；相過(guò)電流保護；相反時(shí)限過(guò)流保護；零序定時(shí)限一段、二段保護；過(guò)電壓告警；過(guò)電壓跳閘；三相一次重合閘；合閘后加速；控制回路斷線(xiàn)告警；非電量保護；PT斷線(xiàn)告警；負序定時(shí)限過(guò)流一段；負序定時(shí)限過(guò)流二段；堵轉保護；啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護；過(guò)熱告警保護；過(guò)熱跳閘保護；零序過(guò)壓保護；不平衡電壓、電流保護；低電壓保護；失壓重啟動(dòng)保護。

5.3M系列中壓繼電保護裝置型號及保護功能一覽表M5系列中壓繼電保護裝置型號及功能表：型號主要功能M5-F相定時(shí)限過(guò)流保護一段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護三段、相定時(shí)限過(guò)流保護四段、相反時(shí)限過(guò)流保護、IO1過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、IO2過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、控制回路異常告警、PT斷線(xiàn)、斷路器失靈告警、低電壓保護(失壓保護)、CT斷線(xiàn)、斷路器遙控分合、三相多次重合閘、重合閘后加速、頻率保護、低周減載〔無(wú)壓、無(wú)流、滑差閉鎖)M5-M相定時(shí)限過(guò)流保護一段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護四段、相反時(shí)限過(guò)流保護、IO1過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、IO2過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、控制回路異常告警、PT斷線(xiàn)、斷路器失靈告警、堵轉保護、負序過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、電機啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護、電機過(guò)熱保護、電機低電流保護、低電壓保護(失壓保護)、過(guò)電壓保護、CT斷線(xiàn)、斷路器遙控分合M5-B相定時(shí)限過(guò)流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護三段、控制回路異常告警、PT斷線(xiàn)、斷路器失靈告警、CT斷線(xiàn)、斷路器遙控分合、重合閘后加速、進(jìn)線(xiàn)、母聯(lián)備自投M5-C相定時(shí)限過(guò)流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護三段、不平衡電壓、控制回路異常告警、PT斷線(xiàn)、斷路器失靈告警、零序過(guò)壓保護、IO1過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、IO2過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、低電壓保護(失壓保護)、過(guò)電壓保護、CT斷線(xiàn)、斷路器遙控分合M5-T相定時(shí)限過(guò)流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時(shí)限過(guò)流保護三段、相定時(shí)限過(guò)流保護四段、相反時(shí)限過(guò)流保護、IO1過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、IO2過(guò)流保護(兩段、反時(shí)限)、控制回路異常告警、PT斷線(xiàn)、斷路器失靈告警、零序過(guò)壓保護、過(guò)負荷啟動(dòng)冷風(fēng)、閉鎖有載調壓、輕瓦斯告警、重瓦斯跳閘、壓力釋放、溫度保護、低電壓保護(失壓保護)、過(guò)電壓保護、CT斷線(xiàn)、斷路器遙控分合M4系列中壓繼電保護裝置功能表：型號主要功能M4-F相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、相過(guò)電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、零序定時(shí)限二段保護、三相一次重合閘、合閘后加速、控制回路斷線(xiàn)告警、非電量保護、PT斷線(xiàn)告警、零序過(guò)壓保護M4-M相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、零序定時(shí)限二段保護、過(guò)電壓告警、過(guò)電壓跳閘、控制回路斷線(xiàn)告警、非電量保護、PT斷線(xiàn)告警、負序定時(shí)限過(guò)流一段、負序定時(shí)限過(guò)流二段、堵轉保護、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護、過(guò)熱告警保護、過(guò)熱跳閘保護、不平衡電流保護、低電壓保護、失壓重啟動(dòng)M4-C相限時(shí)速斷電流保護、、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、過(guò)電壓告警、過(guò)電壓跳閘、控制回路斷線(xiàn)告警、PT斷線(xiàn)告警、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、低電壓保護M4-I相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、相過(guò)電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、零序定時(shí)限二段保護、控制回路斷線(xiàn)告警、PT斷線(xiàn)告警、過(guò)電壓告警、進(jìn)線(xiàn)互投/貫通線(xiàn)備投M4-U過(guò)電壓告警、PT斷線(xiàn)告警、低電壓保護M3系列中壓繼電保護裝置功能表：型號主要功能M3-F相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、相過(guò)電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、零序定時(shí)限二段保護、三相一次重合閘、合閘后加速、控制回路斷線(xiàn)告警、非電量保護、PT斷線(xiàn)告警、零序過(guò)壓保護M3-C相限時(shí)速斷電流保護、相過(guò)電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、過(guò)電壓告警、過(guò)電壓跳閘、控制回路斷線(xiàn)告警、PT斷線(xiàn)告警、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、低電壓保護M3-M相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、過(guò)電壓告警、過(guò)電壓跳閘、控制回路斷線(xiàn)告警、非電量保護、PT斷線(xiàn)告警、負序定時(shí)限過(guò)流一段、負序定時(shí)限過(guò)流二段、堵轉保護、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護、過(guò)熱告警保護、過(guò)熱跳閘保護M3-I相瞬時(shí)速斷電流保護、相限時(shí)速斷電流保護、相過(guò)電流保護、相反時(shí)限過(guò)流保護、零序定時(shí)限一段保護、零序定時(shí)限二段保護、控制回路斷線(xiàn)告警、PT斷線(xiàn)告警M3-UPT斷線(xiàn)告警、過(guò)電壓告警、低電壓保護

6.低壓部分常用裝置對于0.4KV的低壓系統常選用ACR系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表、ARD3電動(dòng)機保護器，ARC系列電容器補償裝置等。

6.10.4kv低壓進(jìn)線(xiàn)端常裝設ACR330ELH網(wǎng)絡(luò )電力儀表。該裝置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz測量；四象限電能計量、復費率電能累計、THDu、THDi、CF(電壓波峰系數)、THFF(電話(huà)波形因子)、電流K系數、電壓電流正/負零序分量、2-21次各次諧波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD顯示。

6.2低壓功率因數補償回路選用ARC-12/J-C型功率因數自動(dòng)補償控制儀。該裝置具有功能：可以控制6～12組電容器的自動(dòng)/手動(dòng)投切，過(guò)壓保護、欠流鎖定、過(guò)諧停切、12DI輸入、Pt100溫度檢測控制柜內溫度等功能。

6.3一般0.4kV三相出線(xiàn)選用ACR220EL網(wǎng)絡(luò )電力儀表。具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。

6.4低壓馬達回路選用ARD系列電動(dòng)機保護器。標配功能：過(guò)載保護、欠載保護、斷相保護、不平衡保護、阻塞保護、堵轉保護、起動(dòng)超時(shí)保護、外部故障保護、各種啟動(dòng)方式。選配功能：接地/漏電保護、模擬量（4～20mA）輸出、電壓功能、溫度保護、分體顯示面板。

6.5在0.4kV三相出線(xiàn)中，為了節省費用，現場(chǎng)測量設備可選AMC16系列多回路監控裝置，可以用來(lái)替代三臺ACR220EL網(wǎng)絡(luò )電力儀表。該裝置具有功能：同一母線(xiàn)下的三相I、kW、kWh測量、18路DI、1路DO，RS485/Modbus。

6.60.4kV單相出線(xiàn)可選用1臺ACR10E網(wǎng)絡(luò )電力儀表。具有功能：?jiǎn)蜗郔、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。6.7在0.4kV出線(xiàn)回路中，為了節省費用，也可選用ARTU四遙單元。1臺ARTU-K32采集32路開(kāi)關(guān)量，1臺ARTU-J16完成16路繼電器輸出，1臺ARTU-P32完成32路脈沖采集，1臺ARTU-DM32完成直流4-20mA共32路模擬量采集。

參考文獻

1.上海安科瑞電氣股份有限公司.ACR330ELH電力質(zhì)量分析儀表選型手冊.2009.62.任致程周中.電力電測數字儀表原理與應用指南.北京.中國電力出版社.2007.43.《變配電所計算機監控系統工程實(shí)例》黃陽(yáng)，智能建筑電氣技術(shù)，2006年7月第5卷第3期。作者簡(jiǎn)介：周中，男，漢族，學(xué)士，主要研究方向為電能分項管理研究。