0 概述
當(dāng)前，國內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實現(xiàn)分散供電，給整個系統(tǒng)的運行管理帶來了很多的不便，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢，配電系統(tǒng)運行中的各種問題可以通過微機**解決。
智能化配電系統(tǒng)由開關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)對分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開關(guān)設(shè)備運行的自動化管理。系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序控制及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。
本文以上海羅涇礦石碼頭電能管理系統(tǒng)為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。
1 系統(tǒng)分析
上海羅涇礦石碼頭有限公司由上海國際港務(wù)(集團(tuán))股份有限公司、香港玨瑞投資有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司、馬鞍山鋼鐵股份有限公司，以共同投資、共同經(jīng)營的方式合資組建。公司于2007年11月1日正式成立，港區(qū)位于寶山羅涇地區(qū)，距市中心38Km，距吳淞口約17km，年吞吐量2200萬噸，可同時?？?艘20萬噸級(經(jīng)減載)的超大型散貨船舶，并可對2萬噸級海輪直接進(jìn)行裝船作業(yè)。在世界上**實現(xiàn)供供碼頭和大型鋼鐵企業(yè)之間的工業(yè)物流配送新理念，進(jìn)行物流鏈于生產(chǎn)鏈的無縫隙銜接。
上海安科瑞電氣股份有限公司于2009年11月承接上海羅涇礦石碼頭遠(yuǎn)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：上海羅涇礦石碼頭3.5萬總變、2#分變、2B分變、3#分變、4#分變安裝的100多個安科瑞提供的帶通訊電表。項目啟動前買方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣方設(shè)計參考。賣方按照買方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;系統(tǒng)負(fù)荷、諧波的實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能，實際細(xì)化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。
整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機位于辦公大樓八樓的計算機房內(nèi)，四個變電站分別立在碼頭的四個位置，各個變電站均含有10KV、700V、400V供配電系統(tǒng)，變電所配電柜內(nèi)安裝有本公司的ACR330ELFHK、ACR230ELFHK、ACR220ELFHK儀表共計100多個回路。系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，通過現(xiàn)場總線與高低壓配電系統(tǒng)等相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。
2 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：
隔層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬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MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)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、報警蜂鳴器等設(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，同時用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便;通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，大傳輸距離為1.2km。
3 系統(tǒng)的主要功能
3.1 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(yuǎn)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(yuǎn)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(dá)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。
3.2 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，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
3.3 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，以被用戶查詢，追憶故障原因。
3.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
3.5 電能成本管理
自動進(jìn)行日、月、年的電能統(tǒng)計，可以進(jìn)行尖、峰、平、谷時段設(shè)定，實現(xiàn)具有電能分時計費功能，同時生成日、月、年報表，電能棒圖、餅圖、電能曲線圖等。
3.6 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，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的**，可靠運行。
3.7 運行負(fù)荷曲線
定時采集進(jìn)線及重要回路電流負(fù)荷參量，自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況、實時顯示重要回路的諧波數(shù)據(jù)(2—31次諧波)，以及查詢歷史諧波數(shù)據(jù)等。
3.8 系統(tǒng)特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，同時系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結(jié)束語
本文講述了變電站綜合自動化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其功能。變電站自動化是一個系統(tǒng)工程，要實現(xiàn)變電站自動化的功能，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，作者相信在不太遠(yuǎn)的一段時間管理便捷化的變電站自動化系統(tǒng)，將有一個蓬勃的發(fā)展期。
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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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