摘要：為提高電力系統(tǒng)的可靠性，對于焦作開元化工電能管理系統(tǒng)提出了光纖組網(wǎng)和屏蔽雙絞線直接連接混合的方式：把儀表、組態(tài)軟件與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來。該系統(tǒng)中硬件電路部分組裝在開關(guān)柜中，監(jiān)控軟件通過組態(tài)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)，可顯示電力系統(tǒng)配置及各種電氣參數(shù)，實(shí)現(xiàn)配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和電能管理。整個系統(tǒng)集成度高，可滿足焦作開元化工電能管理系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。
關(guān)鍵詞：智能儀表   組態(tài)軟件   網(wǎng)絡(luò)設(shè)備   開元化工  

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(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國各地工程項(xiàng)目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實(shí)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。

安科瑞開發(fā)的Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)軟件借助計(jì)算機(jī)、通訊裝置、計(jì)量保護(hù)裝置等設(shè)備，為系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺。該電能管理系統(tǒng)為焦作煤業(yè)開元化工提供“監(jiān)控一體化”整體解決方案，主要包括實(shí)時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

1 項(xiàng)目概述
    焦作煤業(yè)集團(tuán)是河南煤化集團(tuán)主要成員企業(yè)之一。至今已經(jīng)具有112年的開采歷史。礦區(qū)地處河南省西北部，橫跨洛陽、濟(jì)源、焦作、新鄉(xiāng)四個地市，是我國六大無煙煤生產(chǎn)基地之一，也是全國zui早運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)開采的四大煤礦之一。焦作開元化工是河南煤化集團(tuán)下的一個化工企業(yè) 。

本項(xiàng)目針對現(xiàn)場3個低壓配電室（A、B、C）內(nèi)安裝的100只左右電力儀表。監(jiān)控室在A配電室內(nèi)，B配電室距離A配電室200米左右，儀表為20只左右。另一個C配電室距離A配電室600米左右，儀表為40只左右。

上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年4月承接了焦作開元化工遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)施。項(xiàng)目采用Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對焦作開元化工的燒堿變、中控中化樓、公用變等三個配電房的若干個回路進(jìn)行監(jiān)控；監(jiān)測范圍為低壓配電柜及高壓配電柜。

2 客戶需求

廠區(qū)配電中心提供一套電能管理系統(tǒng)，雙機(jī)同步顯示；將廠區(qū)各變壓器的主進(jìn)線柜、出線柜、各低壓回路配多功能智能儀表，接至監(jiān)控后臺。系統(tǒng)能監(jiān)控分時計(jì)量尖峰、峰、平、谷電量；實(shí)時測量相電壓、線電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，能打印月度用電報(bào)表，并有歷史曲線的查詢（時間不小于30天）。各參數(shù)及數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送至配電中心的電工值班室（后臺監(jiān)控中心）。

電能管理組態(tài)軟應(yīng)具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板，高性能實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)庫，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲、恢復(fù)功能；提供報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，其中包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報(bào)表設(shè)計(jì)器，設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板。

3 參照標(biāo)準(zhǔn)

GB2887-2000        《計(jì)算站場地技術(shù)要求》

GB/T13729-2002        《遠(yuǎn)動終端通用技術(shù)條件》

DL/T 814-2002    《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T634-2002           《遠(yuǎn)動設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

DL/T721-2000           《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》

DL/T770-2001           《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

GB/T50063-2008        《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB-14285-2006     《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

GBJ232-2002            《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

GB/T15145-2001    《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

GB/50198-2011    《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB/T17626.5    《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》

4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    

本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即站控管理、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層，如下圖所示：

5 組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)：

1、配電室A、B用雙絞線直接連接到通訊服務(wù)器。配電室A、B共有儀表80只左右，采用一臺4口通訊服務(wù)器。

2、配電室C距離較遠(yuǎn)，考慮干擾，采用光纖連接。采用一臺4口通訊服務(wù)器。

3、儀表之間采用屏蔽線連接。

4、監(jiān)控室根據(jù)客戶要求采用雙機(jī)（研華工控機(jī)）。

5、所需硬件：工業(yè)主機(jī) （2臺）、顯示器 （2臺）、Acrel-3000電能管理軟件（2套）、UPS電源（2臺）、打印機(jī)（2臺）、操作臺（1臺）、通訊機(jī)柜（2套）、通訊服務(wù)器（2臺）、屏蔽 線（1千米）、光纖（800米）、光電轉(zhuǎn)換（2個）、開關(guān)電源（2臺）、交換機(jī)（1臺）。

6 系統(tǒng)的主要功能

 6.1數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時顯示。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(shù)COSφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求將采集到的電參量實(shí)時準(zhǔn)確的顯示給用戶，滿足配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動化、智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫并供用戶查詢。

6.2人機(jī)交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設(shè)備狀態(tài)及實(shí)時運(yùn)行參數(shù)；畫面實(shí)時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；報(bào)警記錄顯示等。

a、高壓一次圖界面：

界面顯示母線電壓、各個高壓回路電流值。紅色表示回路處于閉合狀態(tài)。并可顯示各高壓回路的核心電參數(shù)，要觀察高壓回路的詳細(xì)電參量，點(diǎn)擊對應(yīng)回路的詳細(xì)電參量按鈕即可查看該回路的詳細(xì)電參量數(shù)據(jù)。 

b、低壓一次圖界面：

模擬顯示現(xiàn)場的實(shí)際配電情況，包括中控中化樓配電一次系統(tǒng)圖、公用變配電一次系統(tǒng)圖、燒堿變配電一次系統(tǒng)圖。一次圖中可顯示各個回路的遙測值，如電壓、電流、功率、電能等。

各回路詳細(xì)參數(shù)如下圖：

主進(jìn)線、高壓部分含有諧波和復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能。界面顯示2-31次電壓、電流諧波含量，報(bào)表、棒圖直觀、明了。

 c、曲線界面：

界面內(nèi)的功能按鈕包括時間間隔的選擇、刷新曲線、搜索曲線、曲線在顯示界面里的左右移動以及電流曲線位置的調(diào)整。電流在趨勢圖中位置的調(diào)整分為5檔（0.5倍、原始倍數(shù)、2倍、4倍、0.1倍），用戶可以根據(jù)查詢電流的大小，選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭?/span>

d、 報(bào)表界面：

報(bào)表部分包括電參量報(bào)表和電能報(bào)表。電量報(bào)表可以查詢?nèi)我鈺r刻回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等全電量的值。電能報(bào)表支持手動輸入時間查詢?nèi)我鈺r間段的用電量。

e、報(bào)警界面：

     報(bào)警菜單欄下有4個功能按鈕，分別為實(shí)時遙測量報(bào)警、歷史遙測報(bào)警信息、實(shí)時遙信報(bào)警，歷史遙信報(bào)警信息。具備實(shí)時報(bào)警信息和歷史報(bào)警信息查詢功能。報(bào)警界面內(nèi)提示的內(nèi)容包括報(bào)警時間、回路名稱、報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警限值以及當(dāng)值人員等。

    zui后是用戶管理窗口，窗口內(nèi)包括用戶登錄、注銷、密碼修改和添加刪除功能按鈕，也可以根據(jù)用戶的級別設(shè)置不同的權(quán)限。

f、部門棒圖界面：

部門日/月棒圖：選擇每個分部門回路，可查詢以任意時刻為起始時間的30天電能棒圖。

g、 直流屏界面：

查詢直流屏各電參量的值，如主入電壓、備入電壓、母線電壓、母線電流、電池電壓、電池電流等。

h、故障報(bào)警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時，會發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間、地點(diǎn)，以被用戶查詢、追憶故障原因。

6.3用戶權(quán)限管理

可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。

7 結(jié)束語

過去配電室內(nèi)的電力儀表都是“各自為政”，各類通訊協(xié)議的系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合電氣值班人員精簡和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展。焦作開元化工通過上位機(jī)電能管理軟件，讀取配電室各儀表的信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)對配電室內(nèi)電力儀表的集中監(jiān)控?？梢粤私獾秸麄€工廠的電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。

8總結(jié)
    經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的功能。通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各種儀表的控制；實(shí)現(xiàn)對配電室的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時具備報(bào)警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計(jì)的通用開關(guān)柜中，實(shí)現(xiàn)集中管理，同時也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。采用電能管理系統(tǒng)，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力的依賴，降低人力成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4

[2] 周中    安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

[3] 馮國華  監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.