摘要：為提高電力系統(tǒng)的可靠性，對于焦作開元化工電能管理系統(tǒng)提出了光纖組網(wǎng)和屏蔽雙絞線直接連接混合的方式：把儀表、組態(tài)軟件與網(wǎng)絡設備連接起來。該系統(tǒng)中硬件電路部分組裝在開關柜中，監(jiān)控軟件通過組態(tài)軟件開發(fā)設計，可顯示電力系統(tǒng)配置及各種電氣參數(shù)，實現(xiàn)配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和電能管理。整個系統(tǒng)集成度高，可滿足焦作開元化工電能管理系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡化、智能化的要求。
關鍵詞：智能儀表   組態(tài)軟件   網(wǎng)絡設備   開元化工  

0 前言

　　目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。

安科瑞開發(fā)的Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)軟件借助計算機、通訊裝置、計量保護裝置等設備，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電能管理系統(tǒng)為焦作煤業(yè)開元化工提供“監(jiān)控一體化”整體解決方案，主要包括實時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

1 項目概述
    焦作煤業(yè)集團是河南煤化集團主要成員企業(yè)之一。至今已經(jīng)具有112年的開采歷史。礦區(qū)地處河南省西北部，橫跨洛陽、濟源、焦作、新鄉(xiāng)四個地市，是我國六大無煙煤生產(chǎn)基地之一，也是全國zui早運用現(xiàn)代技術開采的四大煤礦之一。焦作開元化工是河南煤化集團下的一個化工企業(yè) 。

本項目針對現(xiàn)場3個低壓配電室（A、B、C）內(nèi)安裝的100只左右電力儀表。監(jiān)控室在A配電室內(nèi)，B配電室距離A配電室200米左右，儀表為20只左右。另一個C配電室距離A配電室600米左右，儀表為40只左右。

上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年4月承接了焦作開元化工遠程自動抄表系統(tǒng)項目的設計與實施。項目采用Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對焦作開元化工的燒堿變、中控中化樓、公用變等三個配電房的若干個回路進行監(jiān)控；監(jiān)測范圍為低壓配電柜及高壓配電柜。

2 客戶需求

廠區(qū)配電中心提供一套電能管理系統(tǒng)，雙機同步顯示；將廠區(qū)各變壓器的主進線柜、出線柜、各低壓回路配多功能智能儀表，接至監(jiān)控后臺。系統(tǒng)能監(jiān)控分時計量尖峰、峰、平、谷電量；實時測量相電壓、線電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，能打印月度用電報表，并有歷史曲線的查詢（時間不小于30天）。各參數(shù)及數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡送至配電中心的電工值班室（后臺監(jiān)控中心）。

電能管理組態(tài)軟應具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板，高性能實時、歷史數(shù)據(jù)庫，支持報警、事件網(wǎng)絡數(shù)據(jù)斷線存儲、恢復功能；提供報表操作函數(shù)集、支持復雜腳本控制，其中包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，設計多套報表模板。

3 參照標準

GB2887-2000        《計算站場地技術要求》

GB/T13729-2002        《遠動終端通用技術條件》

DL/T 814-2002    《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T634-2002           《遠動設備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準》

DL/T721-2000           《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》

DL/T770-2001           《微機變壓器保護裝置通用技術條件》

GB/T50063-2008        《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》

GB-14285-2006     《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》

GBJ232-2002            《建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范》

GB/T15145-2001    《微機線路保護裝置通用技術條件》

GB/50198-2011    《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

GB/T17626.5    《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》

4 系統(tǒng)的結構    

本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構，即站控管理、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，如下圖所示：

5 組網(wǎng)方案設計：

1、配電室A、B用雙絞線直接連接到通訊服務器。配電室A、B共有儀表80只左右，采用一臺4口通訊服務器。

2、配電室C距離較遠，考慮干擾，采用光纖連接。采用一臺4口通訊服務器。

3、儀表之間采用屏蔽線連接。

4、監(jiān)控室根據(jù)客戶要求采用雙機（研華工控機）。

5、所需硬件：工業(yè)主機 （2臺）、顯示器 （2臺）、Acrel-3000電能管理軟件（2套）、UPS電源（2臺）、打印機（2臺）、操作臺（1臺）、通訊機柜（2套）、通訊服務器（2臺）、屏蔽 線（1千米）、光纖（800米）、光電轉換（2個）、開關電源（2臺）、交換機（1臺）。

6 系統(tǒng)的主要功能

 6.1數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求將采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，滿足配電監(jiān)控系統(tǒng)的自動化、智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫并供用戶查詢。

6.2人機交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示設備狀態(tài)及實時運行參數(shù)；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；報警記錄顯示等。

a、高壓一次圖界面：

界面顯示母線電壓、各個高壓回路電流值。紅色表示回路處于閉合狀態(tài)。并可顯示各高壓回路的核心電參數(shù)，要觀察高壓回路的詳細電參量，點擊對應回路的詳細電參量按鈕即可查看該回路的詳細電參量數(shù)據(jù)。 

b、低壓一次圖界面：

模擬顯示現(xiàn)場的實際配電情況，包括中控中化樓配電一次系統(tǒng)圖、公用變配電一次系統(tǒng)圖、燒堿變配電一次系統(tǒng)圖。一次圖中可顯示各個回路的遙測值，如電壓、電流、功率、電能等。

各回路詳細參數(shù)如下圖：

主進線、高壓部分含有諧波和復費率計量功能。界面顯示2-31次電壓、電流諧波含量，報表、棒圖直觀、明了。

 c、曲線界面：

界面內(nèi)的功能按鈕包括時間間隔的選擇、刷新曲線、搜索曲線、曲線在顯示界面里的左右移動以及電流曲線位置的調整。電流在趨勢圖中位置的調整分為5檔（0.5倍、原始倍數(shù)、2倍、4倍、0.1倍），用戶可以根據(jù)查詢電流的大小，選擇適當?shù)牧砍獭?/span>

d、 報表界面：

報表部分包括電參量報表和電能報表。電量報表可以查詢?nèi)我鈺r刻回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等全電量的值。電能報表支持手動輸入時間查詢?nèi)我鈺r間段的用電量。

e、報警界面：

     報警菜單欄下有4個功能按鈕，分別為實時遙測量報警、歷史遙測報警信息、實時遙信報警，歷史遙信報警信息。具備實時報警信息和歷史報警信息查詢功能。報警界面內(nèi)提示的內(nèi)容包括報警時間、回路名稱、報警內(nèi)容、報警限值以及當值人員等。

    zui后是用戶管理窗口，窗口內(nèi)包括用戶登錄、注銷、密碼修改和添加刪除功能按鈕，也可以根據(jù)用戶的級別設置不同的權限。

f、部門棒圖界面：

部門日/月棒圖：選擇每個分部門回路，可查詢以任意時刻為起始時間的30天電能棒圖。

g、 直流屏界面：

查詢直流屏各電參量的值，如主入電壓、備入電壓、母線電壓、母線電流、電池電壓、電池電流等。

h、故障報警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間、地點，以被用戶查詢、追憶故障原因。

6.3用戶權限管理

可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。

7 結束語

過去配電室內(nèi)的電力儀表都是“各自為政”，各類通訊協(xié)議的系統(tǒng)無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合電氣值班人員精簡和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展。焦作開元化工通過上位機電能管理軟件，讀取配電室各儀表的信息，實現(xiàn)監(jiān)控主機對配電室內(nèi)電力儀表的集中監(jiān)控。可以了解到整個工廠的電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調度指揮也很有益處。

8總結
    經(jīng)過科學的設計、安裝和調試，整套系統(tǒng)達到了預期的功能。通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對各種儀表的控制；實現(xiàn)對配電室的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設備組裝在自行設計的通用開關柜中，實現(xiàn)集中管理，同時也便于系統(tǒng)的維護與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標準化、層次化，便于系統(tǒng)的擴展。采用電能管理系統(tǒng)，減少了電力設備狀態(tài)監(jiān)視對人力的依賴，降低人力成本，提高經(jīng)濟效益，為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學、準確的依據(jù)。

參考文獻

[1] 任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4

[2] 周中    安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應用

[3] 馮國華  監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.