羅帥
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801
摘要：電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站自動化控制是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能服務的一項措施。本文簡單介紹下基于Acrel-3000電能管理軟件和ACR220ELK、ACR230EFLK、ACR330EFLK網絡電力儀表的上海羅涇礦石碼頭的電能管理系統在變電站電能管理方面的應用。該系統設計并實現了一套分散式采集和集中控制管理的功能，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電能管理 電力儀表 電能管理 遠程抄表 羅涇碼頭
0 概述
當前，國內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分散供電，給整個系統的運行管理帶來了很多的不便，且計算機技術和網絡通信技術日趨成熟，配電系統測量、控制等功能的智能化、網絡化已是發展的必然趨勢，配電系統運行中的各種問題可以通過微機全面解決。
智能化配電系統由開關配備具有通信功能的智能化元件，經數字通信與計算機系統網絡連接，實現對分散分布的低壓電纜分接箱內開關設備運行的自動化管理。系統可實現數據的實時采集、數字通信、遠程操作與程序控制及設備維護信息管理等功能。
本文以上海羅涇礦石碼頭電能管理系統為例子，介紹怎么樣實現變電站的智能化管理。
1 項目概況
上海羅涇礦石碼頭有限公司由上海國際港務（集團）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、共同經營的方式合資組建。公司于2007年11月1日正式成立，港區位于寶山羅涇地區，距市中心38km，距吳淞口約17km，年吞吐量2200萬噸，可同時�？�2艘20萬噸級（經減載）的超大型散貨船舶，并可對2萬噸級海輪直接進行裝船作業。在世界上首次實現供貨碼頭和大型鋼鐵企業之間的工業物流配送新理念，進行物流鏈及生產鏈的無縫隙銜接。
本項目為遠程集抄電能管理系統項目。監控系統的監控范圍是：上海羅涇礦石碼頭2#分變、2B分變、3#分變、4#分變內安裝的100多個智能電測儀表。整個系統采用分布式網絡結構，監控主機放置于辦公大樓八樓的計算機房內。四個變電站分別立在碼頭的四個不同的位置，廠區內早前已鋪設好光纖網絡，四個變電站均可通過各網絡配置室接入此光纖網絡與辦公大樓進行通訊連接。四個變電站的具體監控點數為：2#分變34個點；2B分變26個點；3#分變16個點；4#分變24個點。
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程自動抄表系統項目的設計與實施。項目采用Acrel-3000型電能管理系統，實現羅涇礦石碼頭變電站的智能化管理
2 客戶需求
1.模擬顯示2B分變、2分變、3分變、4分變配電室一次圖
2.實時顯示10kV、700V、400V所有回路監測到的電參數（I、U、P、F、PF、EPI等）
3.700V變頻器回路電流越限報警，開關變位報警，并能能同時彈出告警窗口，以便讓維護人員迅速的找到報警位置
4.系統具有自檢功能，當系統的軟件或硬件出現問題時有聲光報警
5.10kV、700V、400V配電系統負荷實時和歷史曲線顯示
6.10kV、700V重要所有回路諧波的實時和歷史棒圖
7.豐富的電能管理功能，（電能棒圖，日用電量趨勢，餅圖等）豐富的報表管理，（日，月復費率電能計量，查詢），10KV、700V、400V、所有回路具有電能報表查詢功能
8.用戶賬戶管理，不通等級的用戶賬戶限制查詢不同級別的系統數據
9.可通過網頁瀏覽的方式在辦公室經局域網瀏覽該系統，以便隨時掌握生產現場用電設備的情況
10.將該系統里的電能等重要數據轉發至本公司的生產管理系統的Oracle數據庫，以備進一步處理分析
11.細化功能根據用戶習慣修改
3 設計及選型參照的標準
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化系統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB/50198-2011 《監控系統工程技術規范》
4 硬件選型
本項目監控的變電所分為三個電壓類型：10kV、700V、400V。各變配電所的情況為：2#分變9個10kV監控點，19個700V監控點，6個400V監控點；2B分變19個700V監控點，7個400V監控點；3#分變3個10KV監控點，7個700V監控點，6個400V監控點；4#分變8個10kV監控點，10個700V監控點，6個400V監控點，共計100個點。
結合用戶需求和現場的實際情況，10kV電壓段選用上海安科瑞電氣股份有限公司生產的ACR330EFLH諧波表，該儀表的功能特點是：純中文操作界面，能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、并可監測電壓、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斷路器的遙信、遙控操作。該系列網絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理系統及智能建筑等領域。700V電壓段選用ACR230EFLH諧波表，該儀表的功能特點是：測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、并可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。400V電壓段選用ACR220EFL網絡電力儀表，該儀表的功能特點是：三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復費率電能的計量以及開關信號的檢測和繼電器遙控輸出。
5 系統的結構
本系統采用分層分布式結構，如下圖所示：
本項目四個分變內10kV配電室監控的設備為碼頭的橋吊、斗輪堆料機、斗輪取料機等大型設備；700V配電室監控的設備為變頻器；400V配電室監控的設備為廠區照明用電、皮帶機、維修設備等。數目都少于10個，所以12個子配電室現場只需各鋪設一根總線即可，該總線將智能電測儀表以菊花鏈的方式連接起來，然后引致各分變的網絡配置室即可。四個分變的四個網絡配置室各配有一個8口的通訊服務器和 一個思科的光端機，配置完成之后將采集上來的數據傳至辦公大樓八樓計算機房內的系統后臺監控主機。本項目的遠程抄表及電能管理系統后臺設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，通訊方式為半雙工通信；數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅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32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
6 系統的主要功能
6.1 數據采集與處理
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。
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和智能化要求，同時把采集到的數據存儲至數據庫并供用戶查詢。
6.2 人機交互
系統提供簡單、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電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換、畫面實時動態刷新、模擬量顯示、開關量顯示、連續記錄顯示等。
6.3 故障報警及事故追憶
在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警，提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢、追憶故障原因。
6.4 數據庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
6.5 電能成本管理
自動進行日、月、年的電能統計，可以進行尖、峰、平、谷時段設定，實現電能分時段計費功能，同時生成日、月、年報表，電能棒圖、餅圖、電能曲線圖等。
6.6 用戶權限管理
可根據買方要求添加、刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產、生活帶來的損失，實現配電系統安全，可靠運行。
6.7 運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況、實時顯示重要回路的諧波數據（2—31次諧波）及查詢歷史諧波數據等。
6.8系統特點
- 通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況；
- 系統操作簡單，方便用戶使用；
- 功能可根據用戶的需求靈活變化，系統設計快捷方便，修改軟件簡單明了；
7 結束語
本文講述了變電站綜合自動化系統的特征、結構及其功能。整套電力監控系統達到了預期的效果，滿足用戶提出的需求。變電站自動化是一個系統工程，要實現變電站自動化的功能，還有許多技術問題需要攻關解決，作者相信在不太遠的一段時間管理便捷化的變電站自動化系統，將有一個蓬勃的發展期。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
朱立泉 變配電系統的智能管理系統分析 智能建筑電氣技術 2007年第1卷第4期
王振生 解析《變配電所計算機監控系統》智能建筑電氣技術 2006年第5卷第3期
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