摘要：本文介紹山西晉城污水處理廠高低壓配電電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場各回路的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線進行現(xiàn)場采集設(shè)備的組網(wǎng)，組網(wǎng)后聯(lián)至通訊層設(shè)備將采集上來的數(shù)據(jù)遠傳至系統(tǒng)監(jiān)控后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)污水處理廠電力能耗數(shù)據(jù)化管理、現(xiàn)場設(shè)備的遠程控制等功能，為污水處理廠設(shè)備監(jiān)控，電能管理和節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：污水處理廠 智能電力儀表 電能管理 遠程控制
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,國內(nèi)各地重點工程項目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)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、**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。
安科瑞的Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機、通訊設(shè)備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎(chǔ)平臺。 該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為武漢重型機床集團提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，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。
系統(tǒng)概述
晉城污水處理廠是山西晉城市市政府為減少污染，美化環(huán)境而建立的。
上海安科瑞電氣股份有限公司承接晉城污水處理廠遠程自動抄表系統(tǒng)項目的設(shè)計與實施。采用Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)， 本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：高壓配電室、低壓配電室1#、低壓配電室2#的電力儀表。其中高壓配電室微機保護為9臺，低壓配電室1#、2#有上海安科瑞電氣股份有限公司儀表共126臺。
客戶需求
高壓微機保護部分：對IA、IB、IC、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、fs、PF的精準(zhǔn)測量和保護電流Ia、Ib、Ic的監(jiān)視，以及對正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的計量。其中電壓、電流和功率因數(shù)的測量精度達到了0.2級，功率、電度的精度達到了0.5級，測頻偏差大±0.01Hz。具有用于事故分析診斷的信息SOE記錄功能。
系統(tǒng)具有較強的人機接口、全漢化的友好界面，系統(tǒng)畫面、打印格式組態(tài)方便，用戶可自行生成新的界面或打印畫面。
全部功能通過綜合一體化系統(tǒng)來完成，各間隔層設(shè)備(微機保護裝置和電力參數(shù)采集儀)、通訊層和監(jiān)控層設(shè)備間相互獨立，各間隔層設(shè)備的功能和可靠性不依賴于通訊或監(jiān)控層設(shè)備。
高壓系統(tǒng)的所有信息都保存在微機綜合保護裝置中，便于故障錄波和事故追溯。
本系統(tǒng)通訊層實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的傳輸、網(wǎng)絡(luò)和通訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換，各種運行參數(shù)的本地保存，且掉電不丟失。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控層工作站故障時，可存儲兩個周的監(jiān)控參數(shù)，當(dāng)工作站恢復(fù)時，能夠?qū)?shù)據(jù)批量上傳。
系統(tǒng)采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)，所有間隔層設(shè)備都分散安裝在開關(guān)柜上，簡化二次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
參照標(biāo)準(zhǔn)
GB2887-2000 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術(shù)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(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》
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(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護和**自動裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術(shù)條件》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌(沖擊)抗擾度試驗》
軟件設(shè)計
按照晉城污水處理廠的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示;電參量遙測及電參量越限報警;事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測;故障報警及操作記錄;電能報表查詢與打印;歷史曲線，用戶權(quán)限管理、高壓遙控等主要功能。
整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機位于監(jiān)控室內(nèi)，系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，現(xiàn)場的微機保護和低壓智能電測儀表通過現(xiàn)場總線連接到監(jiān)控主機的通訊擴展卡，然后將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳至主機。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
間隔層主要的設(shè)備為：電力儀表、開關(guān)量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
中間層主要為：串口擴展卡，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU開放式通訊協(xié)議。
系統(tǒng)的主要功能
一、數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)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(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
二、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(shè)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(guān)量顯示;報警記錄顯示等。
1、高壓一次圖：
高壓一次圖為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，重要的電參量等。界面上各回路一次圖顯示紅色代表合閘，綠色代表分閘。
2、高壓光子牌
顯示微機保護裝置上電、裝置掉電、裝置復(fù)位、信號復(fù)歸、遙控操作、就地操作、修改保護定值、裝置自檢錯誤、裝置超溫等信號，信號跳變時伴隨聲光報警。
3、低壓一次圖
實時顯示低壓進線回路，電容補償、出線回路的合分閘情況，實時刷新負(fù)載、電流、電壓、功率等的實時值。
4、電能報表
此電能報表支持手動輸入時間查詢?nèi)魏螘r段和任何回路的耗電量。同一變壓器下的出線回路安排在同一個電能報表內(nèi)，便于管理人員的統(tǒng)計管理。系類報表可設(shè)計成用戶慣用的電能報表格式，以延續(xù)工作人員的工作風(fēng)格。
三、故障報警及事故追憶
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間、地點、回路名稱、值班人員等信息，以便用戶查詢，追憶故障原因。
五、用戶權(quán)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(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的**，可靠運行。
總結(jié)
本系統(tǒng)在軟件功能和界面友好成都等方面都達到了客戶的要求，順利通過了項目的驗收。通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了控制各種儀表;實現(xiàn)對配電室數(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)采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4
朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術(shù) 2007年第1卷第4期
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)
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