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昆山某厂房电力监控系统的设计与应用
更新时间:2023-12-13   点击次数:279次


陆晓君安科瑞电气股份有限公司,上海 嘉定 201801; 

 摘要:介绍铂尔曼昆山厂房电力监控系统项目电力监控系统,采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式,组网后通过现场总线通讯并远传至后台,通过Acrel-2000电力监控系统实现配电回路用电的实时监控和电能管理。

关键词:工业;变电所;智能电力仪表;Acrel-2000;电力监控系统;

0  概述 

铂尔曼昆山厂房变电所项目位于江苏省昆山市张浦镇开发区从事门锁机械构件、天窗机械组件生产,对应工厂生产变配电环节管理以人工为主,存在配电管理的滞后性、人工成本的高昂性、电气隐患的滞后性

Acrel-2000型低压智能配电系统,充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展,对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网,通过计算机和通讯网络,将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体,实现电网运行的远程监控和集中管理。1

1  系统结构描述

本监控系统主要实现铂尔曼昆山厂房电力监控系统项目10kV0.4kV配电系统进行用电监控与电能管理监控范围为51台我司PZ系列多功能仪表,分2条总线直接拉至值班室采集器,后通过接入值班室监控主机从而实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

本监控系统采用分层分布式结构,即站控层,通讯层与间隔层;

如图(1)所示:

 

图(1)网络拓扑图

间隔设备层主要为:多功能网络电力仪表。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内,这些装置均采用RS485通讯接口,通过现场MODBUS总线组网通讯,实现数据现场采集。

网络通讯层主要为:通讯服务器,其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集,同时远传至站控层,完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层:设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上,集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式显示给用户。

以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-

RTU通讯协议,RS485采用屏蔽线传输,一般都采用二根连线,接线简单方便;通讯接口是半双工通信通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据数据最高传输速率为10Mbps

RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗噪声干扰能力增强总线上允许连接多达32设备,最大传输距离为1.2km

2  电力监控系统主要功能

2.1  数据采集与处理

数据采集是配电监控的基础,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Epi、远程设备运行状态等数据。

数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户,达到配电监控的自动化化和智能化要求,同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

2.2  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,CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图,显示配电系统设备状态及相应实时运行参数,画面定时轮巡切换;画面实时动态刷新;模拟量显示;开关量显示;连续记录显示等。

2.3  事件

事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互,通过历史事件查看平台,您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件,为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

2.4  数据库建立与查询

主要完成遥测量和遥信量定时采集,并且建立数据库,定期生成报表,以供用户查询打印。

2.5  用户权限管理

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。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作,方便用户对账号和权限的修改。

2.7  远程报表查询

报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式,把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。

报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计,数据导出和报表打印等功能。

3  案例分析

铂尔曼昆山厂房电力监控系统项目 项目电力监控系统一个变电所,本项目针对这变电所10kV0.4kV配电系统进行电能管理,根据变电所的监控,完成变电所的运行管理,以及对于锦和置业公司的物业及配电维护的管理

配电所主要耗能回路采用多功能电表,我司也有相应型号仪表,ACR系列多功能仪表,其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表,它能测量所有常规电力参数,如:三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等多种电参量。并且本仪表带有2路光电隔离开关量输入接点,这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。

低压配电二次图见图(2),功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量,其中包括:线三相电压,电流,功率,功率因数,电能,频率等电参量及配出回路的三相电流;遥信功能实现显示现场设备的运行状态,主要包括:开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警;断路器变位时会发出报警信号,提醒用户及时处理故障。  

 

图(2)低压配电二次图

    遥信和遥测报警功能,主要完成对低压各出线回路的开关运行状态和负载进线监控,对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警,提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能。见图(3)。

 

图(3 实时遥信报警历史遥测报警信息查询

参数抄表功能,主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询,具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询供变电所出线各低压回路的电参数,主要包括:三相电流、有功功率和有功电度及变压器温度。该报表各回路名称和数据库关联,方便用户修改回路名称。见图(4)。

 

图(4 参数抄表

用电量报表功能,可选择时间段进行查询,支持任意时间段电度累计查询,具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联,方便用户修改回路名称。如下图所示,变电所内的各配电回路的精确用电量,用户可以直接打印报表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 见图(5)。

 

图(5 电能报表

系统通讯结构示意图,主要显示系统的组网结构,系统采用分层分布式结构,同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常,绿色表示通讯故障。见图(6)。

 

图(6)系统通讯结构示意图

4  结束语

随着社会的发展及电力的广泛应用,电力监控系统已成为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必然选择,本文介绍的Acrel-2000电力监控系统铂尔曼昆山厂房电力监控系统项目的应用,可以实现对重工业工厂变电所高低压配电回路用电的实时监控与电能管理,不仅能显示回路用电状况,还具有网络通讯功能,可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理,实时显示变电所内各配电回路的运行状态,对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框及语音提示,并生成各种电能报表、分析曲线、图形等,便于电能的远程抄表以及分析、研究。该系统运行安全、可靠、稳定,为变电所用户解决用电问题提供了真实可靠的依据,取得了较好的社会效益。2]

系统架构
Acrel-3000WEB电能管理系统采用分层分布式结构进行设计,整体架构如下:
系统结构图
如系统结构图所示:运维云平台包含站控管理层(运维软件)及网络通讯层(变电所数据网关),现场安装多功能电力仪表及无线测温系统。
多功能电能表ACR220EL
ACR 电力质量分析仪包含 ACR220ELH 仪表,是本公司按 IEC 标准设计,与国际技术同步的综合电力监控。该产品具有三相交流电量测量、复费率电能计量、四象限电能计量、谐波分析、电网质量分析、遥信输入、遥控输出以及网络通讯等功能,其中 ACR220ELH/ACR330ELH 同时还具有电网波形实时跟踪显示和 SOE 事件记录功能,主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。
多功能电能表
无线测温设备
无线温度传感器适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测。
无线测温传感器ATE400:安装于断路器触头、母排、电缆搭接点等大电流处,采集温度量并通过无线方式传输的传感器。
  
通讯管理机
ANet-2E8S1是安科瑞电气股份有限公司自主研发的一款通用型智能通信管理机,适用于国家公务机关、企事业单位、社区公共机构、住宅商业楼宇、酒店餐饮商场等领域,可满足水、电、气、油、冷量、热量等各种形式的用量及能源能耗分项计量数据采集的需求。
网关可设置触发式报警、触发式主动上传,具备断点续传功能。网关自带内存可存储15天左右现场数据,网络恢复后从断点继续上传数据,保证数据不丢失。
通讯管理机
ANet智能通信管理机提供丰富的规约库支持,实现不同二次设备供应商的智能设备互联。
5 系统软件模块
平台登录界面
用浏览器打开云平台链接、输入账户名和权限密码,进行登录,防止未授权人员浏览有关信息。
平台首页
展示页面
平台首页为变电所概况,包括变电所状态、地图导航和用能月报。变电所状态包括:变电所概况、运行状态、当日事件记录、环境监测等。
变压器监测
显示变压器的运行状况,变压器列表显示变压器的电压等级;变压器状态显示变压器的运行参数,即变压器的负荷、功率、电流、电压、温度以及功率曲线。
电力运行报表
电力运行报表显示各回路分时段的电力参数和电能的实时值,如下图所示:
用电分析
用电分析包括用能报表、同比分析、环比分析、电能集抄、计量及线路损耗。
用户报告
用户报告展示了选中变配电站在选定时间内的信息,主要分为变配电站概况、用电量分析(包括日耗电量分析和线路能耗排名)、变压器运行情况(涵盖了各个变压器及其对应的日负荷分析和日功率因数分析)、时间统计(包括遥测越限事件和遥信变位事件)、现场运维情况(巡检过程中的设备缺陷及其处理情况)五个模块。


安科瑞电气股份有限公司主营产品:水电预付费系统,远程预付费电表,数显多功能电表
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