江蘇亨通高壓海纜有限公司電能管理系統(tǒng)的設計與應用

時間：2019-10-28

楊馨

安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801；

摘要：介紹江蘇亨通高壓海纜有限公司，采用多功能儀表、變壓器溫控儀，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)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)場總線通訊并遠傳至后臺，通過安科瑞電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路及樓層用電的實時監(jiān)控和管理。
關鍵詞：江蘇亨通高壓海纜有限公司；0.4KV變配電所；綜合保護裝置；Acrel-3000；電能管理系統(tǒng)。

0 概述
通海洋是上市公司亨通光電全資投建的事業(yè)部，產(chǎn)品范圍包括海底電纜，海底光纜，海底光纜復合纜以及配件。
公司位于江蘇常熟經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，廠區(qū)面積400畝，緊臨長江水道，距長江出?？趦H68海里，建有兩個萬噸級碼頭，水深9.5米，輸纜棧道40m，岸線長度2*400m,可滿足大長度、大截面海纜裝船的需要，并可提供相關電力與通信傳輸設計、生產(chǎn)、安裝、維護等的系統(tǒng)解決方案。
此次項目主要工程分布為1個10KV高壓配電站、2個0.4KV低壓變電站、一個大型生產(chǎn)車間共三個區(qū)域，其中車間重要設備配電柜和0.4KV部分重要饋線回路的電能計量改造為一期工程，此次投標方案主要為一期工程設計。

1 技術標準
本技術規(guī)范書引用的國家和行業(yè)標注如下：
ISO/IEC11801 《**綜合布線標準》
GB/50198     《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
GB50052      《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》
GB50054      《低壓配電設計規(guī)范》
IEC 61587    《電子設備機械結構系列》
GB14285      《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》
GB/3047.1       《面板、架和柜的基本尺寸系列》
GB/T17626.2     《電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗》
DL/T720         《電力系統(tǒng)繼電保護柜、屏通用技術條件》
DL/T 698.1-2009  《*1部分：總則》
DL/T 698.2-2010  《*2部分：主站技術規(guī)范》
DL/T 698.31-2010 《*3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《*3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《*4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《*4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
DL/T 698.41-2010 《*4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《*4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

2 系統(tǒng)方案
監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對江蘇亨通高壓海纜有限公司變配電及樓層進行用電安全進行監(jiān)控與管理。經(jīng)過實地勘察，江蘇亨通高壓海纜有限公司的生產(chǎn)車間配電系統(tǒng)分為5個生產(chǎn)區(qū)域。根據(jù)業(yè)主需求和我司根據(jù)點位優(yōu)化設計，此次改造項目工需計量37個重要設備回路的用電情況。多功能儀表通過485總線接入本變電所內(nèi)主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1）站控管理層
站控管理層針對電能管理系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。
2）網(wǎng)絡通訊層
通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，較大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了**的目的。
3）現(xiàn)場設備層
現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由綜合保護裝置、多功能儀表組成，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器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
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(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3 系統(tǒng)功能

功能特點
本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。
登錄界面
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)為**系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全**。
主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為較高等級用戶，高一級用戶可添加、刪除下一級別的用戶。

配電監(jiān)測界面

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器位置狀態(tài)。

通訊狀態(tài)
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、*時間或選擇查詢較近較新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。
主要功能：查詢各回路或者設備*時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電能報表
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯*計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)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分析追溯，維護計量體系的正確性。
主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量?？赏ㄟ^導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

報警及事件
實時報警
實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。
當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界**，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。
歷史報警
通過調(diào)節(jié)開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

4 結束語
在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在江蘇亨通高壓海纜有限公司的應用，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)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電能管理系統(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，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：
[1].任致程周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電能管理與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

詞條
詞條說明
【靜止無功發(fā)生器】靜止無功發(fā)生器應用場合
凡是安裝有低壓變壓器地方及大型用電設備旁邊都應該配備無功補償裝置(這是國家電力部門的規(guī)定)，特別是那些功率因數(shù)較低的工礦、企業(yè)、居民區(qū)必須安裝。大型異步電機、變壓器、電焊機、沖床、車床群、空壓機、壓力機、吊車、冶煉、軋鋼、軋鋁、大型交換機、電灌設備、電氣機車等尤其需要。居民區(qū)除白熾燈照明外，空調(diào)、冷凍機等也都是無功功率不可忽視的耗用對象。農(nóng)村用電狀況比較惡劣，多數(shù)地區(qū)供電不足，電壓波動很大，功率因
電力微機保護裝置
微機保護裝置在每個環(huán)節(jié)都制要用，只要有斷路器的地方都離不開保護裝置三段式電流保護主要用在線路上，說白了也就是作用在線路兩側的斷路器上重合閘的必須條件有很多，比如手動跳閘不應重合，重合不成功不應繼續(xù)重合(1) 動作*(2) 不允許任意多次重合(3) 動作后應能自動復歸。(4) 手動跳閘時不應重合(5) 手動合閘于故障線路時自動重合閘不重合(6) 用不對應原則啟動(7) 能與繼電保護動作配
【靜止無功發(fā)生器】工作原理
工作原理SVG采用可關斷電力電子器件（如IGBT）組成自換相橋式電路，經(jīng)過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流。*吸收或者發(fā)出所需的無功功率，實現(xiàn)快速動態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。作為有源形補償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負載的沖擊電流，而且可以對諧波電流也進行跟蹤補償。電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分，其中逆變橋由可關斷的半導體器件IGBT組成
【靜止無功發(fā)生器】靜止無功發(fā)生器：為什么要使用無功補償裝置
為什么要使用無功補償裝置無功補償技術是一種很傳統(tǒng)的電力技術，它代表了一個國家電力水平的高低，無功補償通俗的講就是將低壓變壓器傳輸過來的無用功轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Α＿@樣：(1)減少線路損耗50%以上。就全國講，線路損耗約占據(jù)12%，其中主要是無功分量引起的損耗，若無功線損降低50%~60%，一年便可節(jié)電500億度左右，相當于半個三峽工程的發(fā)電量。這種不消耗一次能源，便可增大發(fā)電量的工程是絕好的綠色工程。且投