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      基于組態(tài)軟件的電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng)在PCCP生產(chǎn)企業(yè)中的應用

      2015-04-17 13:49:37高春花
      機電信息 2015年36期
      關(guān)鍵詞:變配電報表電能

      根 濤 高春花

      (山東電力管道工程公司,山東 泰安271222)

      0 引言

      預應力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,簡稱PCCP)是目前國際上廣泛使用的大口徑、耐高壓管材。1989年,筆者所在的山東電力管道工程公司從美國Ameron(阿麥隆)公司引進關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)工藝,在國內(nèi)建立了第一條正式的PCCP大管生產(chǎn)線。長期以來,由于PCCP 體積及運距的原因,在項目中標所在地建廠成為各PCCP 生產(chǎn)企業(yè)的首選,而生產(chǎn)又離不開電,因此變配電的設(shè)計、安裝和使用是一個企業(yè)開展生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié),變配電設(shè)備的自動化水平也是衡量該企業(yè)設(shè)備自動化程度的重要因素。本文以2011年我公司與國內(nèi)一知名企業(yè)在公司總部建設(shè)并成功運行的一套變配電管理系統(tǒng)為例,詳細介紹該系統(tǒng)在PCCP生產(chǎn)企業(yè)中的應用。

      公司總部變電所建于1989 年并在當年投產(chǎn),改造時已安全運行22年,上級單位檢查時發(fā)現(xiàn)高、低壓開關(guān)柜已不滿足當前安全生產(chǎn)的要求,于是公司在2011年投資新上了高、低壓開關(guān)柜和直流屏,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計、安裝了一套電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng),該系統(tǒng)基于組態(tài)軟件,為國內(nèi)某企業(yè)的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng),后經(jīng)筆者在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做了小幅度的改動,不僅實現(xiàn)了高低壓設(shè)備的遙信、遙控、遙測即“三遙”功能,也實現(xiàn)了電能管理的自動化。

      1 系統(tǒng)的構(gòu)成

      系統(tǒng)由站控管理層、網(wǎng)絡通訊層(中間層)和現(xiàn)場設(shè)備層(間隔層)三部分組成。

      1.1 站控管理層

      由工控機、顯示器、打印機、UPS不間斷電源、逆變電源和聲光報警等設(shè)備組成,主要作用是把采集到的數(shù)據(jù)通過顯示器或人機界面顯示給操作人員,同時與間隔層設(shè)備通訊,作為系統(tǒng)與外界對話的接口。

      1.2 網(wǎng)絡通訊層

      以以太網(wǎng)關(guān)及交換機為基礎(chǔ),處在站控管理層與間隔層中間位置,其主要作用是將各種現(xiàn)場總線轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能接受的協(xié)議,以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)“上傳下達”。它被要求具有強大的通信能力和較高的可靠性。

      1.3 現(xiàn)場設(shè)備層

      由ACR320ELH/K 多功能電力儀表、RCS9621保護裝置、AB6600開關(guān)柜智能操控裝置、HJ01 直流屏中央監(jiān)控儀和ACR-10/JK 功率因數(shù)自動補償控制器等儀表組成,采用RS485接口連接網(wǎng)絡通訊層設(shè)備,通訊協(xié)議除HJ01 直流屏中央監(jiān)控儀采用CDT 協(xié)議外,其余儀表采用標準Modbus協(xié)議?,F(xiàn)場設(shè)備層中的各種儀表是整個系統(tǒng)最底層、最基礎(chǔ)的部分,它承擔著數(shù)據(jù)就地顯示的任務,也是保證站控管理層得到正確數(shù)據(jù)的關(guān)鍵所在。

      2 系統(tǒng)的主要功能

      2.1 友好的人機交互界面(HMI)

      系統(tǒng)有良好并且簡單易用的用戶界面,其中一次系統(tǒng)圖顯示高、低壓配電網(wǎng)絡的接線情況及運行情況,通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖反映通信網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。該界面可直觀顯示各回路的實時運行狀態(tài)、主要實時電參量,并具有回路帶電、非帶電及故障著色功能。

      2.2 數(shù)據(jù)采集

      數(shù)據(jù)采集是該系統(tǒng)運行的基礎(chǔ),它是由現(xiàn)場設(shè)備層的各種儀表將采集到的數(shù)據(jù)實時存入數(shù)據(jù)庫,可實時采集高、低柜開關(guān)柜及直流屏的各電參量及開關(guān)量狀態(tài),采集的信號包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、分時電能、最大需量、高次諧波、開關(guān)位置、設(shè)備運行狀態(tài)等監(jiān)測信息,并將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示或通過系統(tǒng)計算統(tǒng)計生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示。同時系統(tǒng)還將采集到的數(shù)據(jù)按需進行數(shù)據(jù)庫存儲,并生成實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。

      2.3 用戶權(quán)限管理

      可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限,且高權(quán)限管理低權(quán)限,如本系統(tǒng)中分為操作人員、工程師和管理員三種級別的用戶,這樣可以保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作,除需操作人員級別用戶輸入密碼外,還需工程師級別用戶輸入確認密碼后方可完成該操作。

      2.4 趨勢分析

      系統(tǒng)設(shè)計了實時曲線和歷史曲線,通過這兩種曲線,操作人員可以分析該回路當前負荷運行和歷史負荷狀況。另外,根據(jù)某回路的實時曲線,操作人員可分析出該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況,歷史曲線方便了操作人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡進行質(zhì)量分析。

      2.5 事件記錄、故障報警和事故追憶

      對配電系統(tǒng)中所有動作事件均有詳細的記錄功能,事件包括所有報警信號、開關(guān)的操作、系統(tǒng)通訊狀況、設(shè)備運行狀況、斷路器動作和狀態(tài)等,還包括事件發(fā)生的時間、位置,當前值班人員是否確認事件等信息。對開關(guān)變位、參量越限等報警信息采用聲音、自動彈出報警畫面或觸發(fā)必要的操作等方式,自動對運行設(shè)備發(fā)送控制指令或提示操作人員迅速排除故障,還可將報警信息通過E-mail、手機短信等方式通知相關(guān)人員。所有動作事件均可追憶及被操作人員查詢,作為處理事故的依據(jù)。

      2.6 電能管理

      全面細分電能計量,按需即可完成對各回路的電能集抄功能,并可自動生成符合管理需求的用電報表,所有報表均支持查詢或打印。通過報表或圖表的分析,可以防止用電異常。系統(tǒng)提供的需量值可以測算企業(yè)的用電年均最大需量,據(jù)此可以測算企業(yè)未來用電量。

      2.7 控制操作

      通過工控機或網(wǎng)絡上其他計算機均可對控制對象進行合/分閘操作??刂茖ο笾饕獮楦叩蛪簲嗦菲鳌楸WC受控設(shè)備的安全,所以有可靠的閉鎖和防范措施,控制操作時需要根據(jù)用戶級別,用戶的權(quán)限是操作人員唯一通過網(wǎng)絡來合/分斷路器的一道鎖。

      2.8 監(jiān)測電能質(zhì)量

      變配電系統(tǒng)會受到外來干擾或本企業(yè)用電設(shè)備干擾,如PCCP企業(yè)大量使用變頻器、直流調(diào)速器都可產(chǎn)生高次諧波,如果不監(jiān)測和消除這些干擾,會大大縮短各用電設(shè)備的使用壽命。該系統(tǒng)可以監(jiān)測各回路的電能質(zhì)量,包括高次諧波分量和畸變率,從而為改善電能質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐。

      2.9 報表管理

      系統(tǒng)自帶標準的電能報表格式,可根據(jù)需求設(shè)計符合需要的報表格式,可按時、日、月、年度查詢生成所需的電能報表;也可根據(jù)政府公布的復費率的時段及費率,在多功能網(wǎng)絡儀表上設(shè)定時段,系統(tǒng)即可按設(shè)定值生成電能的峰谷分時電能報表。系統(tǒng)可在組態(tài)軟件中做出各種類型的實時運行報表、歷史報表、告警記錄報表、事件故障及操作記錄報表等,且報表可以另存為Excel文件,方便存儲。使用系統(tǒng)查詢報表時,打印的起點和間隔等參數(shù)可按需設(shè)置。

      2.10 WEB發(fā)布

      公司局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)內(nèi)的多用戶能夠同時通過WEB方式進行監(jiān)控,并可根據(jù)權(quán)限進行相關(guān)操作。

      2.11 打印

      系統(tǒng)中的各種報表或圖表均可在網(wǎng)絡內(nèi)登陸系統(tǒng)的計算機打印。

      3 結(jié)語

      目前該系統(tǒng)已成功投用五年,運行安全、穩(wěn)定,對公司的電能管理有著突出貢獻。五年的時間內(nèi),因系統(tǒng)的運用,公司總部的變電所不僅實現(xiàn)了無人值守,而且僅有的幾次故障均發(fā)出了實時報警。對建材企業(yè)來說,尤其是PCCP生產(chǎn)企業(yè)這種高能耗單位,為最大限度降低生產(chǎn)成本,均會合理執(zhí)行峰谷分時電價,而該系統(tǒng)提供的功能較好地解決了分時電價統(tǒng)計及用電分析問題,為企業(yè)節(jié)約了資金。該系統(tǒng)的成功運用,為PCCP企業(yè)在電力監(jiān)控及電能管理方面提供了一個良好的范例。

      [1]胡慈,吳孔松,羅炳華.Acrel-3000型10kV 及以下變配電監(jiān)控系統(tǒng)[J].建筑電氣,2007(11):14-17.

      [2]蔣偉,劉愛蘭,柳迎春.勝利油田物探院低壓配電系統(tǒng)改造[J].智能建筑電氣技術(shù),2008(2):55-58.

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