任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)適用于35kV及以下電壓等級(jí)的各類變電站，可以幫助用戶掌握配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，獲取預(yù)警、告警等各類事件，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的無人值守，提高安全監(jiān)管水平。本文介紹了安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000在某區(qū)塊頁巖氣地面集輸工程中的應(yīng)用，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分布式采集和集中控制的智能化管理，為工程中設(shè)備安全、可靠、高效的進(jìn)行生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，亦給其開展節(jié)能減排工作提供了有力的資料依據(jù)。 

關(guān)鍵詞：變電站；電力監(jiān)控；智能化管理

0 引言

電力監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化和信息化時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)用戶側(cè)樓宇、體育場館、科研設(shè)施、機(jī)場、交通、醫(yī)院、電力和石化行業(yè)等諸多領(lǐng)域的高、低壓變配電系統(tǒng)中。安科瑞電氣股份有限公司推出的自研Acrel-2000Z電力監(jiān)控，可以對(duì)高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組等的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過實(shí)時(shí)記錄單相/三相電壓、電流，功率、功率因子、電度、頻率和電流開關(guān)狀態(tài)等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，當(dāng)參數(shù)值超出允許的范圍時(shí)便產(chǎn)生預(yù)警、報(bào)警，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。系統(tǒng)通過對(duì)變電站多方位的控制和管理，滿足了變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的保障。

在該頁巖氣地面集輸工程中，通過在變電站內(nèi)配置一套Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

1 項(xiàng)目概述

該區(qū)塊本著“全面開花、多點(diǎn)綻放"的目標(biāo)，探索解決了頁巖氣勘探開發(fā)過程中的關(guān)鍵問題，加快了我國頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)，對(duì)社會(huì)發(fā)展的能源安全起到了積極作用。地面集輸工程作為整個(gè)項(xiàng)目中的重要組成部分，對(duì)推動(dòng)我國頁巖氣有序、快速、高效、可控的發(fā)展有很大幫助，但由于各鉆井平臺(tái)余氣壓力已無法達(dá)到自輸送條件，需增建集氣增壓站，所以該工程是為支持增壓站供電而建設(shè)，工程線路起于35千伏某線，止于某個(gè)35千伏變電站，新建鐵路全長9.9公里，其中新建電纜長度0.6公里，跨越1個(gè)高速公路，低壓電力線路15處，新建鐵塔30基，水泥電桿2基。

其中集氣站內(nèi)的電力監(jiān)控系統(tǒng)由安科瑞提供，該系統(tǒng)監(jiān)測范圍為1個(gè)高壓10kV配電室，配電室內(nèi)有11面高壓柜和若干低壓柜，除開關(guān)柜外配電室內(nèi)還有直流屏、電容補(bǔ)償柜、變頻器裝置、充電饋電柜等。

在該項(xiàng)目中，電力監(jiān)控系統(tǒng)要做到多方位的控制和管理，保證變電站內(nèi)所有一次設(shè)備可以正常運(yùn)行，具體功能需求如下：

1. 具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、一次接線圖顯示與操作、參數(shù)設(shè)置、事件報(bào)警、曲線管理。

2. 實(shí)時(shí)顯示配電室內(nèi)的用電狀態(tài)等信息。

3. 故障智能分析、負(fù)荷分析、設(shè)備檔案和電量統(tǒng)計(jì)信息上傳等功能。

4. 提供低壓一次系統(tǒng)圖界面，便于系統(tǒng)維護(hù)通訊狀態(tài)監(jiān)視。

5. 報(bào)警及操作記錄。報(bào)表查詢及打印，用戶權(quán)限管理等。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1. 系統(tǒng)的實(shí)用性

系統(tǒng)的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件均有良好的可學(xué)習(xí)性和可操作性。特別是操作性，使具備計(jì)算機(jī)初級(jí)操作水平的管理人員，通過簡單的培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng)，達(dá)到能完成值班任務(wù)的操作水平。

2. 系統(tǒng)的安全性

配電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)配置不同于其它的行業(yè)，任何一點(diǎn)的疏忽是巨大的安全隱患，這要求系統(tǒng)中的所有設(shè)備及配件在性能安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，還應(yīng)符合中國或國際有關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，并可在非理想環(huán)境下有效工作，強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和聯(lián)動(dòng)功能，充分保證使用者環(huán)境的安全性。

3. 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性

電力系統(tǒng)中的電參量時(shí)刻都處在變化中，超負(fù)荷、不平衡等因素將會(huì)對(duì)配電設(shè)備造成巨大的損害，然而這些因素的產(chǎn)生并不是預(yù)期的，所以對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求非常關(guān)鍵，系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)性監(jiān)測，還應(yīng)對(duì)一些必要的事件具有記錄存儲(chǔ)的功能。

4. 系統(tǒng)的穩(wěn)定性

由于電力監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)是一項(xiàng)長期不間斷運(yùn)行的系統(tǒng)，肩負(fù)著監(jiān)測配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并具有一定的處理事件的功能，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯得尤為重要。要求系統(tǒng)要有數(shù)年以上市場的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，擁有相應(yīng)的客戶群和客戶服務(wù)體系。

5. 系統(tǒng)的易維護(hù)性

系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的維護(hù)應(yīng)盡量做到簡單易行。從計(jì)算機(jī)的配置到系統(tǒng)的配置、前端設(shè)備的配置都充分仔細(xì)地考慮了系統(tǒng)可靠性，并實(shí)施了相應(yīng)的認(rèn)證，整個(gè)系統(tǒng)的分層管理保證了網(wǎng)絡(luò)中一旦出現(xiàn)故障，不會(huì)因?yàn)槟巢糠衷O(shè)備的維護(hù)，而停止所有設(shè)備的正常運(yùn)作。

3 方案配置

系統(tǒng)整體方案采用了“站控管理層——網(wǎng)絡(luò)通訊層——現(xiàn)場設(shè)備層"的分層分布式設(shè)計(jì)思想。這種分層設(shè)計(jì)，符合當(dāng)前通訊體系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，在每層都能相對(duì)地完成監(jiān)視控制功能，即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)視控制，也能夠在上層故障時(shí)不影響本層和下一層的功能。

站控管理層包括工控機(jī)、打印機(jī)等高性能設(shè)備，負(fù)責(zé)將通訊管理層上傳的數(shù)據(jù)解包，進(jìn)行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作、以及整個(gè)變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控，在該項(xiàng)目中主要指電力監(jiān)控屏柜；通訊層結(jié)合用戶要求采用交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到集中化、信息化、智能化，達(dá)到了無人值守的目的；現(xiàn)場設(shè)備層包括微機(jī)保護(hù)、智能操控等設(shè)備，對(duì)各類運(yùn)行參數(shù)做好測量與采集,同時(shí)將獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備可以保持互相獨(dú)立完成各自功能。

其中微機(jī)保護(hù)裝置的配置遵循以下原則：進(jìn)出線柜配置AM5-F線路保護(hù)裝置；PT柜配置AM5-U1 PT監(jiān)測裝置；電容補(bǔ)償柜配置AM5-C電容器保護(hù)裝置。各型號(hào)主要實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能如下：

4 現(xiàn)場安裝

5 軟件功能

1、人機(jī)交互界面

系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能，主畫面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能，主要電參量直接顯示于人機(jī)交互接口并實(shí)時(shí)刷新。

2、用戶管理

本軟件可對(duì)不同級(jí)別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對(duì)某重要回路的分合閘操作，需操作員級(jí)用戶輸入操作口令外，還需工程師級(jí)用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。

3、數(shù)據(jù)采集處理

系統(tǒng)可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)(包括三相電壓、電流、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等)，將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀數(shù)據(jù)信息再顯示(總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因子上下限等)，并對(duì)重要的信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。

4、曲線分析

系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線接口分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。

5、報(bào)表管理

系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求自定義報(bào)表，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動(dòng)生成電能的時(shí)、日、月、年度報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。

6、事件記錄和故障報(bào)警

系統(tǒng)對(duì)所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具等信有詳細(xì)的記錄功能，包括事件發(fā)生的時(shí)間位置，當(dāng)前值班人員事件是否確認(rèn)息，對(duì)開關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報(bào)警功能，同時(shí)自動(dòng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

6 結(jié)語

本文以某區(qū)塊頁巖氣地面集輸工程為例，以三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為核心，分析了Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中最終實(shí)現(xiàn)的功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)方便的監(jiān)控了配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，便于維護(hù)人員明確設(shè)備運(yùn)行狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高工作效率，以較少的投資提高了供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和自動(dòng)化水平。

參考文獻(xiàn)

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[2] 唐翰，史浩山．分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)中安全問題的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．電訊技術(shù)2004.

[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動(dòng)化與運(yùn)維解決方案.2021.11月版

作者介紹：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)、綜自系統(tǒng)。