Acrel-3000在焦作煤业开元化工配电系统中的应用

摘要：为提高电力系统的可靠性，对于焦作开元化工电能管理系统提出了光纤组网和屏蔽双绞线直接连接混合的方式：把仪表、组态软件与网络设备连接起来。该系统中硬件电路部分组装在开关柜中，监控软件通过组态软件开发设计，可显示电力系统配置及各种电气参数，实现配电室数据采集、监控和电能管理。整个系统集成度高，可满足焦作开元化工电能管理系统分散化、网络化、智能化的要求。
 关键词：智能仪表   组态软件   网络设备   开元化工   

0 前言

        目前，供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用，全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。        安科瑞开发的Acrel-3000型电能管理系统软件借助计算机、通讯装置、计量保护装置等设备，为系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台。该电能管理系统为焦作煤业开元化工提供“监控一体化”整体解决方案，主要包括实时历史数据库AcrSpace、工业自动化组态软件AcrControl、电力自动化软件AcrNetPower等。 

1 项目概述
        焦作煤业集团是河南煤化集团主要成员企业之一。至今已经具有112年的开采历史。矿区地处河南省西北部，横跨洛阳、济源、焦作、新乡四个地市，是我国六大无烟煤生产基地之一，也是全国*早运用现代技术开采的四大煤矿之一。焦作开元化工是河南煤化集团下的一个化工企业。         

        本项目针对现场3个低压配电室(A、B、C)内安装的100只左右电力仪表。监控室在A配电室内，B配电室距离A配电室200米左右，仪表为20只左右。另一个C配电室距离A配电室600米左右，仪表为40只左右。

        安科瑞电气股份有限公司于2011年4月承接了焦作开元化工远程自动抄表系统项目的设计与实施。项目采用Acrel-3000型电能管理系统，实现对焦作开元化工的烧碱变、中控中化楼、公用变等三个配电房的若干个回路进行监控；监测范围为低压配电柜及高压配电柜。 

2 客户需求

        厂区配电中心提供一套电能管理系统，双机同步显示；将厂区各变压器的主进线柜、出线柜、各低压回路配多功能智能仪表，接至监控后台。系统能监控分时计量尖峰、峰、平、谷电量；实时测量相电压、线电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率等数据，能打印月度用电报表，并有历史曲线的查询（时间不小于30天）。各参数及数据通过网络送至配电中心的电工值班室（后台监控中心）。

        电能管理组态软应具有方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板，高性能实时、历史数据库，支持报警、事件网络数据断线存储、恢复功能；提供报表操作函数集、支持复杂脚本控制，其中包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，设计多套报表模板。 

3 参照标准 

       GB2887-2000              《计算站场地技术要求》

        GB/T13729-2002        《远动终端通用技术条件》

        DL/T 814-2002            《配电自动化系统功能规范》

        DL/T634-2002             《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》

        DL/T721-2000             《配电网自动化系统远方终端》

        DL/T770-2001             《微机变压器保护装置通用技术条件》

        GB/T50063-2008        《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

        GB-14285-2006          《继电保护和安全自动装置技术规程》

        GBJ232-2002              《建筑电气工程施工质量验收规范》

        GB/T15145-2001        《微机线路保护装置通用技术条件》

        GB/50198-2011          《监控系统工程技术规范》

        GB/T17626.5               《浪涌（冲击）抗扰度试验》

 4 系统的结构  

          本系统采用分层分布式计算机网络结构，即站控管理、网络通信层和现场设备层，如下图所示：
 

 5 组网方案设计：

        1、配电室A、B用双绞线直接连接到通讯服务器。配电室A、B共有仪表80只左右，采用一台4口通讯服务器。

        2、配电室C距离较远，考虑干扰，采用光纤连接。采用一台4口通讯服务器。

        3、仪表之间采用屏蔽线连接。

        4、监控室根据客户要求采用双机（研华工控机）。

        5、所需硬件：工业主机 （2台）、显示器（2台）、Acrel-3000电能管理软件（2套）、UPS电源（2台）、打印机（2台）、操作台（1台）、通讯机柜（2套）、通讯服务器（2台）、屏蔽 线（1千米）、光纤(800米)、光电转换（2个）、开关电源（2台）、交换机(1台)。
6 系统的主要功能

         6.1数据采集与处理

        数据采集是配电监控系统的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。

        数据处理主要是把按要求将采集到的电参量实时准确的显示给用户，满足配电监控系统的自动化、智能化要求，同时把采集到的数据存储至数据库并供用户查询。       
6.2人机交互

        系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，配电系统电气一次主接线图，显示设备状态及实时运行参数；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；报警记录显示等。       

 a、高压一次图界面：
 

         界面显示母线电压、各个高压回路电流值。红色表示回路处于闭合状态。并可显示各高压回路的核心电参数，要观察高压回路的详细电参量，点击对应回路的详细电参量按钮即可查看该回路的详细电参量数据。

        b、低压一次图界面：
 

         模拟显示现场的实际配电情况，包括中控中化楼配电一次系统图、公用变配电一次系统图、烧碱变配电一次系统图。一次图中可显示各个回路的遥测值，如电压、电流、功率、电能等。
 

         各回路详细参数如下图：        主进线、高压部分含有谐波和复费率计量功能。界面显示2-31次电压、电流谐波含量，报表、棒图直观、明了。

        c、曲线界面：
 

         界面内的功能按钮包括时间间隔的选择、刷新曲线、搜索曲线、曲线在显示界面里的左右移动以及电流曲线位置的调整。电流在趋势图中位置的调整分为5档（0.5倍、原始倍数、2倍、4倍、0.1倍），用户可以根据查询电流的大小，选择适当的量程。

        d、报表界面： 

        报表部分包括电参量报表和电能报表。电量报表可以查询任意时刻回路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等全电量的值。电能报表支持手动输入时间查询任意时间段的用电量。

      e、报警界面：

        报警菜单栏下有4个功能按钮，分别为实时遥测量报警、历史遥测报警信息、实时遥信报警，历史遥信报警信息。具备实时报警信息和历史报警信息查询功能。报警界面内提示的内容包括报警时间、回路名称、报警内容、报警限值以及当值人员等。
 

         *后是用户管理窗口，窗口内包括用户登录、注销、密码修改和添加删除功能按钮，也可以根据用户的级别设置不同的权限。

        f、部门棒图界面：
        部门日/月棒图：选择每个分部门回路，可查询以任意时刻为起始时间的30天电能棒图。

         g、直流屏界面： 

       查询直流屏各电参量的值，如主入电压、备入电压、母线电压、母线电流、电池电压、电池电流等。

       h、故障报警及事故追忆
 

 
        在配电系统发生运行故障时，会发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间、地点，以被用户查询、追忆故障原因。
6.3 用户权限管理

        可根据买方要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。

 7 结束语 

       过去配电室内的电力仪表都是“各自为政”，各类通讯协议的系统无法实现数据共享。这不符合电气值班人员精简和系统集中监控的发展。焦作开元化工通过上位机电能管理软件，读取配电室各仪表的信息，实现监控主机对配电室内电力仪表的集中监控。可以了解到整个工厂的电力系统状况，这对电力系统事故状态下的调度指挥也很有益处。

 8 总结
        经过科学的设计、安装和调试，整套系统达到了预期的功能。通过监控系统实现对各种仪表的控制；实现对配电室的数据采集、监控和管理；同时具备报警处理等功能。友好的界面操作系统和简易的操作使系统更具有人性化。而且，本系统将硬件设备组装在自行设计的通用开关柜中，实现集中管理，同时也便于系统的维护与更换，提高产品的模块化、标准化、层次化，便于系统的扩展。采用电能管理系统，减少了电力设备状态监视对人力的依赖，降低人力成本，提高经济效益，为电力系统的生产运行和管理提供了科学、准确的依据。

 参考文献  

      [1] 任致程、周中编著 电力电测数字仪表原理与应用指南 中国电力出版社 2007.4 

      [2] 周中    安科瑞电力监控组态软件在配电系统中的应用        [3] 冯国华 监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001