电力监控系统在甘肃北方三泰化工有限公司电力综保系统维护升级项目的应用

0 概述

  甘肃北方三泰化工有限公司位于白银市白银区，现场有一个变电所，变配电室位于变电所三楼，二楼为电缆桥架室。

  现场共有14面35kV高压配电柜，20面10kV配电柜和44面0.4kV低压配电柜。原35kV及10kV高压部分已有微机综保系统，但此系统在运行过程中出现综保误动、计量不准、各工序用电情况不明等各类问题，并结合GB17167关于电能计量仪表配置要求，同时也为了便于公司单元成本考核工作的顺利开展，计划对高、低压综保装置的保护、测量、计量、通讯系统进行例行维护，并对低压综保装置的计量系统进行升级，通过对低压出线回路通过增加多功能电力仪表，并将原高压系统的数据整合在一套后台软件上，实现各工序的用电监控及电能计量。

  为实现厂区内供配电用户端侧的用电智能化和现代化，需要为本项目配备一套操作简单、功能实用、性能稳定可靠的后台监控系统，对厂区内的用电情况进行远程实时的监控，实现厂区内部各工序的电力远程监控，便于管理人员准确把握各工序的用电情况。

  35kV及10kV配电柜已接入一套监控系统，现需对0.4kV低压柜的出线侧增加测控装置并接入到后台系统做远程监控，现场共有44面低压柜，其中34面出线柜，由于两路低压进线及应急电源进线已通过纳入了高压柜后台监控系统，现只需对34面低压出线柜的出线回路增加多功能仪表 ，经统计出线回路总共有236个，其中有部分出线回路是备用回路，出线侧还未接线，还有一部分回路的后方设备已经停用，不会再有电能使用，最终统计共有191个出线回路需要做监控。为对厂区内的用电统一监控，现需要将高低压的测控装置整合在一起。

  由于对所有回路全部进行改造加装多功能仪表需要增加的仪表和为了改造使用的开口式电流互感器较多，施工费用也较高，现客户提出根据厂区内的不同工序，对同一工序的用电设备就近放在一起监控，即一块多功能仪表监控同一工序的多个用电设备，由于现场的用电监控只需对每个工序的用电情况做到分开监控，因此这种计量方式同样可行，同时会降低仪表和开口式互感器的用量以及施工费用，只是在监控和查询的时候无法查看具体每个设备的用电情况。系统主机放置在三楼的10kV值班室内，将原高压综保系统整合，最终通过我司监控系统实现所有工序用电的远程监控。

1 需求分析

  为保证甘肃北方三泰化工有限公司厂区用电负荷的统计与分析及对危险源实时监控。需要对项目现场的35KV高压综保，10KV高压综保以及低压进出线回路的低压电力仪表的电压、电流、功率等参数进行实时在线监控。一旦监控点被监视参数异常，能够及时检测报警，有关人员采取必要的措施，避免安全事故的发生。分工序自动抄表功能节省了人力物力，功率趋势曲线功能能够直观的显示各回路的工作状态与时间，方便用户找出非正常用电回路并且及时进行整改，建立电能多级计量体系提供用能分析依据。

  本技术条件适用于甘肃北方三泰化工有限公司厂区35KV至10KV至0.4KV配电室电力监控。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅限于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

数据采集

  自动采集现场所有电量仪表的模拟量数据，自动采集现场开关状态以及故障状态等开关量数据。

  支持实时采集、自动周期采集（定时采集）可配置周期（1分钟～24小时）。

  支持数据传输正确性检验，异常数据自动处理。

  支持多线程处理机制，提高数据采集效率，能同时对多个设备进行数据采集。

  数据实时显示采用配电柜一次图直观显示模式，各回路开关断合以及故障状态直观可见。

数据分析与处理

  数据的综合统计、分析需要实现以下功能：

  各设备用电数据小时、日、月、年等时间段内的统计、计算。

  统计各出线回路及分工序的用电量（有功、无功）。

数据查询与展示

  要求能方便实现客户端查询和各级管理人员的查询，查询界面能适应各级管理人员的要求能够支持灵活的条件组合查询和对比分析，各类统计分析的数据可灵活采用报表等多种图表方式直观的展示功能。

  数据展示功能按照不同用户的不同的权限，分为操作层、管理层用能展示。

权限管理

  要求对不同用户赋予不同角色的权限，能授权到功能子菜单、具体档案记录、数据记录等。

  系统要求具备合理完善的用户安全控制机制，能使应用环境中的信息资源得到有效地保护，防止信息的丢失、失窃和破坏。

故障报警

  故障判断与报警具有故障自动判断并采用声光方式报警功能。报警类型包括微机保护开关量变位，电压、电流超限，现场综保或者仪表与监控系统通讯故障等。报警时间自动记入系统数据库，方便用户查询，工作人员可随时掌握配电室实时运行状态，发现变配电运行故障并作出相应处理，提高变配电的管理效率，提升电力系统安全性、可靠性。

2 系统方案

  安科瑞Acrel-2000电力监控系统根据甘肃北方三泰化工有限公司厂区实际情况，整体网络结构采用在低压配电室隔壁值班室设置一台串口服务器，35KV微机保护、10KV微机保护以及低压进出线仪表通过屏蔽双绞线直接接至串口服务器上，保障了电力监控系统传输的稳定性与实时性。

1）站控管理层

  站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在甘肃北方三泰化工有限公司电力综保系统维护升级项目中主要指置于值班室内的监控主机。

2）网络通讯层

  通讯层主要是由值班室内的N2S16-485I-ETS串口服务器一台以及以太网设备及总线网络组成。串口服务器主要功能是监测现场35KV、10KV微机保护，低压电力仪表；以太网设备及总线网络的主要功能是实现站控管理层于现场设备之间的数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。

3）现场设备层

  现场设备层是数据采集终端，主要由35KV、10KV微机保护，低压电力仪表DTSF1352-C组成，微机保护及智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入到值班室的串口服务器上。

系统结构图

智能仪表现场连接示意

  现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVSP2*1.0)进行通讯连接至对应配电室数据采集箱内的串口服务器上，每根总线连接智能仪表数量在20只左右，再经过包头苏宁广场的内网将数据上传至当地监控终端。具体连接示意图如下所示：

3 系统功能

  变电所实时监控系统图为主监控画面，主要实时监测变电所所有回路的运行状态，红色代表合闸，绿色代表分闸。在系统图中可以直观的看到高压柜对应微机保护的运行参数以及低压部分进线和出线的运行参数和状态，可以看到现场智能微机保护和电力仪表的所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度等。如下图所示：

35KV高压一次系统图

10KV高压一次系统图

低压一次系统图

低压一次系统图

  遥信和遥测报警功能，主要完成对高低压各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。

电流限值设置

  事件告警记录功能，主要完成对查询时间段内出现的报警信息事件记录以及发生时间，为值班人员提供依据并且分析事故发生的原因。

报警窗口

  参数抄表功能，主要对高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。该报表查询甘肃北方三泰化工有限公司电力综保系统维护升级项目中高低配电室内不同工序所对应的不同回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示:

电参数抄表

  用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段分回路/设备/工序的电度累计查询，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，用户可以直接打印报表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下图所示：

详细设备电能报表

分工序电能报表

  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。下图为变电所通讯状态示意图。

通讯结构示意图

  用户权限管理，对不同用户赋予不同角色的权限，能授权到功能子菜单、具体档案记录、数据记录等。下图为权限配置界面。

用户权限管理

4 结束语

  在当今配电设施的应用中，大型工厂项目的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在甘肃北方三泰化工有限公司电力综保系统维护升级项目的应用，可以实现对配电室供配电回路用电的实时监控，系统对采集数据的分析、处理，实时显示配电室内各配电回路的运行状态，对负载越限具有弹出报警对话框、声音提示，并生成各种电能报表等，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，为本项目解决用电问题提供了真实可靠的依据。

参考文献：

[1] 《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社

[2] 周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社

[3] 《电力监控运用于10kv供配电设计》，姚强，科技天地

[4]《电力监控系统在供配电设计中的应用》，高士宏，科技风

[5]GB17167-2006 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》