廣西吳圩至大塘高速公路機電工程電力監控系統的設計與應用

0 概述 

         本項目含交通工程吳圩南收費站、吳圩南管理分中心、吳圩上行線服務區、吳圩下行線服務區、那陳收費站、團福上行線服務區、團福下行線服務區、吳圩西樞紐互通箱式變電站、吳圩西樞紐互通箱式變電站共9個變電站。

        電力監控系統監控范圍為上述9個變電站，監控儀表為：微機保護裝置AM5-F 7臺、AM5-T 9臺，電力參數監控儀PZ96L-E4/HKC 23臺，電力參數監控儀PZ80L-E4/KC 172臺，上述儀表通訊協議為 Modbus -RTU。監控主機位于市監控中心。

1 需求分析

        為保證對生產管理用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控。需要對項目現場的配電室中進線及出線回路進行電壓、電流、功率等參數進行實時在線監控。一旦監控點被監視參數異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免事故的發生。自動抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改。

       本技術條件適用于廣西吳圩至大塘高速公路機電工程。供方產品應具有高與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不**于此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

數據采集

       自動采集現場所有電量儀表的模擬量數據，自動采集現場開關狀態以及故障狀態等開關量數據。

       支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

       支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動處理。

       支持多線程處理機制，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。

       數據實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。

數據分析與處理

        數據的綜合統計、分析需要實現以下功能：

        各設備用電數據小時、日、月、年等時間段內的統計、計算。

        各設備的用電負荷（有功、無功）大、小、平均值計算。

        統計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

權限管理

        要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

        系統要求具備合理完善的用戶控制機制，能使應用環境中的信息資源得到**地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

節能改造及效果評估

        要求為生產節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

2  系統方案

         安科瑞Acrel-2000系統根據廣西吳圩至大塘高速公路機電工程現場實際情況，整體網絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至數據采集器然后通過高速公路局域網將數據上傳至監控中心的監控主機，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實時性。

1）站控管理層

        站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在廣西吳圩至大塘高速公路機電工程工程中主要指置于監控中心的監控主機。

2）網絡通訊層

        通訊層主要是由采集器、以太網設備及總線網絡組成。串口服務器主要功能是監測現場智能儀表；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的可靠性和穩定性，達到了無人值守的目的。

3）現場設備層

         現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，通訊服務器通過高速局域網到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程監控。

系統結構圖

3  系統功能

       變電所實時監控系統圖為主監控畫面，主要實時監測變電所所有回路的運行狀態，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數和狀態，可以看到變壓器出線側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所：

一次系統圖

        遙信、遙控和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關運行狀態和負載進線監控，對開關變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。       

        事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現的報警信息事件記錄以及發生時間，為值班人員提供依據并且分析事故發生的原因，如下圖所示：

報警功能實時查詢

         參數抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢廣西吳圩至大塘高速公路機電工程配電室進出線各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

                    電參數抄表

        系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態示意圖。

通訊結構示意圖

4  結束語

        在當今配電設施的應用中，項目的配電至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在廣西吳圩至大塘高速公路機電工程的應用，可以實現對配電室供配電回路用電的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行可靠、穩定，為項目解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的管理效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地