石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉丹 

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：介紹石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。

關(guān)鍵字：電力監(jiān)控系統(tǒng)；石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園；污水處理廠；Acrel-2000；智能電力儀表； 

0 引言

        隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多新型、智能的用電設(shè)備涌入了人們的生活，但是各種設(shè)備引起的電磁干擾問(wèn)題也隨之而來(lái)，例如電壓突變、頻率偏差等，電壓不平衡度、諧波干擾等電能質(zhì)量問(wèn)題也越發(fā)嚴(yán)重，這些問(wèn)題不僅在一定程度上降低了設(shè)備的整體效率，還對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的純凈度和穩(wěn)定性造成了影響，這是要關(guān)注并要解決的問(wèn)題。

        Acrel-2000是利用智能電力監(jiān)測(cè)裝置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)及以太網(wǎng)通信技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)，綜合構(gòu)成的電力監(jiān)控系統(tǒng)。采用分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)企業(yè)配電終端的管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高低壓系統(tǒng)等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控采集分析電力數(shù)據(jù)。

1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

        石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園位于四川省簡(jiǎn)陽(yáng)市石盤(pán)鎮(zhèn)，產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃面積約8平方公里，產(chǎn)業(yè)規(guī)劃為食品、醫(yī)藥。目前共有28個(gè)項(xiàng)目入駐，已建成投產(chǎn)的有四川月海食品、四川華派生物制藥等8戶(hù)企業(yè)。四川廣德成、潤(rùn)華等7個(gè)食品生產(chǎn)項(xiàng)目，匯宇制藥、久真堂中藥飲片等3個(gè)醫(yī)藥項(xiàng)目正加快建設(shè)。

        本項(xiàng)目為石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠的電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)污水處理廠配電房?jī)?nèi)的綜保和多功能儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理后實(shí)時(shí)顯示一次圖狀態(tài)以及各用電回路的電壓、電流、功率等信息，利用各回路的用電量定制電能報(bào)表。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶(hù)的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

        本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示站內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線(xiàn)圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析站內(nèi)各部分的用電狀況，使站內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證站內(nèi)人員的生命安全，提高車(chē)站工作人員的工作效率。

        2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：

        站控管理層管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

        通訊層使用的設(shè)備為串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的綜保和儀表，現(xiàn)場(chǎng)采用的綜保為安科瑞的AM5系列，多功能儀表采用的是安科瑞的ACR儀表，這些設(shè)備也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。多功能儀表實(shí)現(xiàn)低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測(cè)，并對(duì)每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

        電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。把現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)設(shè)備就地與總線(xiàn)連接，之后在把各條總線(xiàn)全部接入串口服務(wù)器，來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。

本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為：現(xiàn)場(chǎng)的綜保和多功能儀表通過(guò)RS485總線(xiàn)接入通訊內(nèi)的串口服務(wù)器，再通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸究貙觾?nèi)的監(jiān)控主機(jī)。

        2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)依據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢(xún)與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權(quán)限管理等主要功能。

        2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

        數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對(duì)線(xiàn)路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，開(kāi)關(guān)量的采集則主要是對(duì)斷路器的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運(yùn)行故障等報(bào)警信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶(hù)，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶(hù)查詢(xún)。

        2.3.2數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)

        電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

        2.3.3電流曲線(xiàn)查詢(xún)

        電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負(fù)荷的出線(xiàn)）設(shè)計(jì)了負(fù)荷趨勢(shì)曲線(xiàn)。便于配電維護(hù)人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(zhǎng)趨勢(shì)，適時(shí)調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過(guò)大造成的多余繳費(fèi)。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。電力監(jiān)控系統(tǒng)能通過(guò)管理人員對(duì)電壓、電流及功率的設(shè)置，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電情況，是否出現(xiàn)短路或者超負(fù)荷等情況，便于工作人員解決。

        2.3.4通訊示意圖

        系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。

3建設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

        隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國(guó)各地工程項(xiàng)目、工業(yè)企業(yè)等大面積多變電所用戶(hù)的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在石盤(pán)食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電房?jī)?nèi)的配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為變電所用戶(hù)解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。   

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電