寧波慈溪城北水廠電力監控系統的設計與應用

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 

摘要：隨著電力使用途徑的不斷拓寬以及復雜程度的目益提升，隨著企業改革的不斷深入，加強了對于電力系統的重視,對用配電管理的現代化水平要求越來越高，力求借助監控系統達到對于電力系統運行的掌控，進而避免各種問題的產生，以提升電力應用的安全性、暢通性、穩定性。在滿足同樣用電功能的同時，實現用電和設備危險預警、減少電量消耗和電力需求，達到安全用電、節約資源，實現“安全用電、經濟用電、有序用電、智能用電”的用電目標。本文通過寧波慈溪城北水廠項目中的變電所的應用介紹電力監控系統在自來水廠領域中的應用。
關鍵字：電力系統；水廠；監控系統；配電監測；
0 引言
  配電自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
  隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載不斷涌現，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加的電力監控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰，以實現配電系統持續可靠、低耗的運行。本文通過對寧波慈溪城北水廠項目電力監控系統的建設，介紹電力監控系統在自來水廠中的應用。
1 項目概述及建設目標
  信息時代的到來，要求不間斷供電的設備越來越多，給供電提出了更高的要求。停電或限電會導致減產，而忽然的停電則會危害工廠的重要設備。落后的人工配電方式，針對現代化的制造業是不適用的。只有實現配電自動化，才可能大限度地提高供電質量，滿足人們日常生活工作與生產的需要。實現配電站自動化可提高供電的可靠性。實現電力系統自動化，可減少故障次數，縮小事故范圍，縮短事故時間，為恢復供電、快速分析、診斷、報告事故原因提供的依據。
  現寧波慈溪城北水廠為響應節能減排政策故對低壓等級配電做升級改造。為保證該設施供配電可靠故配置電力監控系統，實時監測并保存數據以便后期管理。
2 電力監控系統的設計
  在監控系統的設計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統的實際結構、電力系統的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時也有利于系統功能的實現。
  本項目的電力監控系統，可以實現對站內配電回路的實時監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示站內各個配電回路的運作狀態，當站內電力系統的負載越標時，電力監控系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析站內各部分的用電狀況，使站內的用電活動更加安全，從而保證廠區內人員的生命安全，提高車間工作人員的工作效率。
   2.1 系統結構
  依據寧波慈溪城北水廠的配電情況分布情況，在線監測系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。系統網絡結構如圖所示：

 

  站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。
  通訊層使用的設備為串口服務器。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
  現場設備層主要是連接于網絡中用于電參量采集測量的安科瑞PZ系列的儀表等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素。現場配置PZ系列電能表，實現低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監測；并對每個回路斷路器分合閘狀態進行監測。
  2.2 網絡設計
  電力監控系統中的網絡系統能夠及時的對數據進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現電力監控系統各項功能的基礎。把現場每個設備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入通訊網關，來實現與主機的傳遞。
  2.3監控系統軟件功能設計
  系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了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；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。
  2.3.1數據的采集與處理
  數據采集主要包括模擬量以及開關量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進行采集，開關量的采集則主要是對斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的工作狀態，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現遠程數據的本地實時顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

 

  2.3.2數據報表統計
  電力監控系統以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時抄表匯總統計功能，用戶可自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

 

  2.3.3報警信息設置及查詢
  電力監控系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態以及保護動作的前后順序進行記錄，它要求系統中必須有足夠的內存空間，進而長時間的、大量的對數據信息進行記錄和存儲。其次，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發生時的實時電流、實時電壓等數據進行記錄存儲。電力監控系統能通過管理人員對電壓、電流及功率的設置，從而實時監測配電情況，是否出現短路或者超負荷等情況，便于工作人員解決。

 

  2.3.4用戶權限管理

 

  電力監控系統為了本項目系統安全穩定運行，用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理通過可靠的安全保障。

 

3供配電設計中應用電力監控系統的意義
  綜上所述，電力監控系統能的提高現場工作效率，大縮短斷電時間。通過對電力監控系統設置，工作人員可以在短時間內做出正確的判斷并進項操作。同時現場人員可以同步了解電能流量狀態，比如檢查電網運行是否平衡等。在了解電網狀態的情況下，工作人員能及時、準確的處理故障。及時工作人員不在現場，也可以系統發短信至值班人員，從而獲得及時信息。根據系統反映的設備實際使用情況，便于工作人員合理安排相關維護工作。此外，系統還可以顯示整個網絡狀態的總覽圖，有助于辨別故障區域。
  在企業設置電力監控系統，可以實現對企業低壓配電回路的實時監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還及時的顯示各個配電回路的運作狀態，當電力系統的負載越標時，電力監控系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析企業內各部分的用電狀況，從而保證企業內人員的生命安全，提高工作人員的工作效率。

 

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].《電力集中抄表系統中的通信技術》[J].電力系統通信，徐平平，邱玉春

 

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電