趙娜
安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;
摘要:介紹青島橡膠六廠,采用智能電力儀表、智能斷路器,采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式,組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺,通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞:青島橡膠;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);
1.概述
青島橡六輸送帶有限公司隸屬于中化工集團(tuán)公司,是在青島橡六集團(tuán)有限公司(原青島橡膠六廠)基礎(chǔ)上整合、組建的輸送帶專業(yè)化公司。
根據(jù)青島市“環(huán)灣保護(hù),擁灣發(fā)展”的發(fā)展戰(zhàn)略及公司的中、長期發(fā)展規(guī)劃和對、內(nèi)輸送帶市場未來需求趨勢的預(yù)先測,在青島市城陽區(qū)棘洪灘橡膠工業(yè)園征地329畝,投資6億元人民幣,通過新建1000萬平方米輸送帶生產(chǎn)項目,結(jié)合太原路廠區(qū)1000萬平方米輸送帶生產(chǎn)設(shè)備的搬遷技改,再經(jīng)過實施擴產(chǎn)1000萬平方米輸送帶生產(chǎn)項目,zui終形成3000萬平方米輸送帶生產(chǎn)能力,達(dá)產(chǎn)后實現(xiàn)銷售收入15億元人民幣。整個發(fā)展規(guī)劃將以、內(nèi)的輸送帶制造技術(shù)、工藝、裝備和生產(chǎn)管理技術(shù),堅持科技創(chuàng)新,積極推進(jìn)精細(xì)化管理模式,將橡六公司打造成個、zui安全、zui節(jié)能、zui環(huán)保的*的輸送帶生產(chǎn)企業(yè)。
本次主要新增車間供配電主要由6個變電所供電:輸送帶車間變電所、煉膠車間變電所、辦公試驗樓變電所、備品備件庫變電所、特種輸送帶車間變電所、輸送帶車間二變電所。
2.需求分析
為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的低壓配電柜、供電變壓器等電氣設(shè)備進(jìn)行電壓、電流、功率、溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行實時在線監(jiān)控。旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常,能夠及時檢測報警,有關(guān)人員采取必要的措施,避免安全事故的發(fā)生。
本技術(shù)條件適用于公司新建輸送帶車間、煉膠車間、辦公試驗樓、備品備件庫、特種輸送帶車間、輸送帶車間二的配電室采集柜。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件,但不于此,其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。
數(shù)據(jù)采集
自動采集現(xiàn)場所有電量儀表、溫度模塊等儀表的模擬量數(shù)據(jù),自動采集現(xiàn)場開光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。
支持實時采集、自動周期采集(定時采集)可配置周期(1分鐘~24小時)。
支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗,異常數(shù)據(jù)自動處理。
支持多線程處理機制,提高數(shù)據(jù)采集效率,能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式,各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。
自動采集現(xiàn)場2-31次諧波,生成圖表形式,方便進(jìn)行諧波分析。
數(shù)據(jù)分析與處理
數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能:
各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。
各設(shè)備的用電負(fù)荷(有功、無功)zui大、zui小、平均值計算。
統(tǒng)計各分站及全廠的用電量(有功、無功)。
數(shù)據(jù)查詢與展示
要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢,查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析,各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表、棒圖、曲線圖等多種圖表方式直觀的展示功能。
數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限,分為操作層、管理層、決策層三層能耗展示。
操作層具備能耗分析、能耗累計用量、實時監(jiān)測、運行記錄及比例、對比、對標(biāo)分析等功能。
管理層具備能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、分類分項的對比、對標(biāo)分析等功能。
決策層具備能耗數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。
權(quán)限管理
要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限,能*到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。
系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制,能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù),防止信息的丟失、失竊和破壞。
節(jié)能改造及效果評估
要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐,并能提供節(jié)能改造后的效果評估。
現(xiàn)場控制
要求具有繼電器輸出回路,輸出控制電壓類型交流、直流可選,視現(xiàn)場設(shè)備而定。具有直觀電氣回路狀態(tài)顯示畫面,在監(jiān)控后臺可對現(xiàn)場回路進(jìn)行分閘操作。
參數(shù)設(shè)置
可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比,各種電流電壓保護(hù)整定值,溫度保護(hù)閾值。
故障判斷與報警
具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障,電壓、電流、溫度超限,現(xiàn)場采集模塊通訊故障,與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,方便用戶查詢;同時系統(tǒng)通過計算機或短信模塊等方式,將報警信息及時發(fā)送到工作人員的手機,工作人員可隨時掌握變配電站實時運行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應(yīng)處理,提高變配電的管理效率,提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。
2 系統(tǒng)方案
安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)青島橡六新廠區(qū)現(xiàn)場實際情況,整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用光纖環(huán)網(wǎng),保障了廠區(qū)電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。如下圖所示:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。
根據(jù)現(xiàn)場儀表分布情況,每個車間做套電力監(jiān)控系統(tǒng),6KV配電室及備品備件庫內(nèi)有電力儀表38臺 溫度巡檢儀5臺;辦公實驗樓內(nèi)有電力儀表61臺 溫度巡檢儀3臺;煉膠車間內(nèi)有電力儀表86臺 溫度巡檢儀9臺;特種輸送帶車間有電力儀表39臺 溫度巡檢儀4臺;輸送帶車間電有電力儀表93臺 溫度巡檢儀22臺;輸送帶車間電有電力儀表64臺 溫度巡檢儀10臺。本工程中每個車間配有臺PLC采集柜,采集現(xiàn)場智能設(shè)備的參數(shù),傳送至該車間內(nèi)的監(jiān)控主機上,然后通過廠區(qū)環(huán)網(wǎng)交換機將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控主站,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合及指令下發(fā)。下圖以輸送帶車間三(特種輸送帶車間)為例,展示了該車間的整體組網(wǎng)拓?fù)鋱D,其余車間與該組網(wǎng)方式致,只是現(xiàn)場智能裝置數(shù)量不同。
1)站控管理層
站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員,是人機交互的直接窗口。在青島橡六遷建工程中主要指總站2臺監(jiān)控主機及每個分站的監(jiān)控主機。
2)網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由西門子S7-200、Nport-5630串口服務(wù)器、環(huán)網(wǎng)交換機、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。其中S7-200的主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場回路的實時運行狀態(tài)及對現(xiàn)場回路的分閘控制;NPORT-5630串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表及溫度模塊;以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互,使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化,極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性,真正達(dá)到了無人值守的目的。
3)現(xiàn)場設(shè)備層
現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要由智能儀表、溫度模塊、傳感器及斷路器組成,智能儀表與溫度模塊通過屏蔽雙絞線RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器,經(jīng)通訊服務(wù)器和交換機到達(dá)該車間監(jiān)控主機;斷路器控制觸點通過中間繼電器與S7-200相連,與監(jiān)控主機進(jìn)行組網(wǎng),實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
智能儀表現(xiàn)場連接示意
現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接,每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右,不同種類的智能裝置連接在不同的總線上,然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器Nport5630-8,進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示:
PLC現(xiàn)場連接示意
S7-200輸出控制點通過中間繼電器接至斷路器控制點位,電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對所有現(xiàn)場回路遠(yuǎn)程分閘功能。如下圖所示:
進(jìn)線回路采用ACR230ELH/K多功能諧波儀表,其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,它能測量所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。
重要配出回路采用ACR220EL/K系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表,該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。
3 系統(tǒng)功能
變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面,主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài),紅色代表合閘,綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài),可以看 到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、變壓器溫度等,并可遠(yuǎn)程遙控斷路器的分合閘。如下圖所示:
變電所次系統(tǒng)圖
遙信和遙測報警功能,主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控,對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警,通過手機短信的形式發(fā)給當(dāng)天值班人員,提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能,
支持對所有回路功率實時和歷史查詢報表,方便管理人員深入了解各負(fù)荷的運行狀況。如下圖所示:
功率歷史報表
參數(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢6座變電所所有變壓器出線各低壓回路的電參數(shù),主要包括:三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。如下圖所示
電參數(shù)抄表
用電量報表功能,可選擇時間段進(jìn)行查詢,支持任意時間段電度累計查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。如下圖所示,顯示辦公樓實驗樓配電回路的用電量,用戶可以直接打印報表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示:
辦公實驗樓電能報表
系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖,主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常,綠色表示通訊故障。下圖為辦公實驗樓通訊狀態(tài)示意圖。
辦公實驗樓通訊結(jié)構(gòu)示意圖
負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線,點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶,具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示:
趨勢曲線圖
復(fù)費率電能報表功能,系統(tǒng)可設(shè)置任意變壓器回路的8時段費率,同時設(shè)置峰平谷時段的電價,該報表支持打印和導(dǎo)出功能,管理人員根據(jù)系統(tǒng)可直接打印出任意時間段所用電費單,如下圖所示:
復(fù)費率報表
4 結(jié)束語
在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中,工礦企業(yè)的配電安全性至關(guān)重要,本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在青島橡膠六廠的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控,不僅能顯示回路用電狀況,還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈,并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等,便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究,同時可遠(yuǎn)程分合閘操控,該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定,為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),取得了較好的企業(yè)效益。
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作者簡介:
趙娜,女,羌族,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),,