唐山文豐鋼鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

    摘要:介紹唐山文豐鋼鐵電力監(jiān)控系統(tǒng),采用智能電力儀表采集配電現(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電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。
    關(guān)鍵詞:商業(yè)項目;唐山文豐鋼鐵;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng)
     
     
    0  概述 
        唐山文豐特鋼有限公司成立于2007年,是一家集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼、火車車輪為一體的制造企業(yè),總資產(chǎn)62億元,具有年產(chǎn)鐵 200萬噸,鋼200萬噸,鋼材100萬噸的生產(chǎn)能力,主導(dǎo)產(chǎn)品為圓坯、特厚板和火車車輪,現(xiàn)有員工3300人,公司已獲得質(zhì)量管理體系認(rèn)證、環(huán)境管理體系認(rèn)證、測量管理體系認(rèn)證、職業(yè)健康安全管理體系認(rèn)證,2009年被省重點建設(shè)**小組批準(zhǔn)為“河北省重點項目”,2014年通過了工信部審核,從而成為符合《鋼鐵行業(yè)規(guī)范條件》的企業(yè)。
    本系統(tǒng)對唐山文豐鋼鐵高低壓配電室進行電能管理,以保證用電的安全、可靠和高效。
    Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng),充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的較新發(fā)展,對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng),通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò),將分散的配電智能設(shè)備連接為一個**的整體,實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。
    1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
       本項目共30臺ACR系列多功能電力儀表。在配電室內(nèi)放置采集裝置,現(xiàn)場多功能儀表經(jīng)485總線連接至對應(yīng)的采集裝置,現(xiàn)場串口服務(wù)器經(jīng)網(wǎng)線將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控主機上。
       本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與間隔層。
       間隔設(shè)備層主要為:多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。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。
    網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:Anet智能網(wǎng)關(guān)將配電柜內(nèi)的綜保和電力儀表集中采集,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。
       站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(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。
    2  電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
    2.1  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),由現(xiàn)場ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,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Epi、設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù),并將采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢,較終達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求。
    2.2  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,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。
    2.3  歷時事件
       歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互,通過歷史事件查看平臺,用戶可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件,為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。
    2.4  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。
    2.5  用戶權(quán)限管理
       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)的安全,可靠運行??梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作,方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
    2.6  運行負(fù)荷曲線
       負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進線及重要回路電流和功率負(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。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;可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作,幫助用戶進線趨
    勢分析和故障追憶,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。
    2.7  遠(yuǎn)程報表查詢
       報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式,把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
    報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計,數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
    3  案例分析
       10kV回路安裝的AM5 系列產(chǎn)品具有統(tǒng)一的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源,能夠適應(yīng) 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求,滿足個性化定制需求,廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、能源等領(lǐng)域??商峁?12 路交流輸入(標(biāo)準(zhǔn)硬件包括:三相保護電流、兩個零序電流、三相測量電流及 4 個電壓通道),16 路可編程遙信輸入,10 路可編程繼電器接點輸出,可滿足絕大多數(shù)場合下中低壓系統(tǒng)間隔層的保護測控要求。
    低壓回路采用的ACR系列多功能電力儀表是針對電力系統(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。
       配電一次圖見圖(1),功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量,其中包括:線三相電壓,電流,功率,功率因數(shù),電能,頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),主要包括:開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號,提醒用戶及時處理故障。
    圖(1)低壓配電一次圖
       參數(shù)抄表功能,主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。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。該報表查詢變電所4臺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。見圖(2)。
    圖(2) 參數(shù)抄表
      用電量報表功能,可選擇時間段進行查詢,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。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。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,顯示配電室某段時間內(nèi)的各配電回路的精確用電量,用戶可以直接打印報表,可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(3)。
    圖(3) 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。見圖(4)。
    圖(4)系統(tǒng)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。見圖(5)。
    圖(5)趨勢曲線圖
    4  結(jié)束語
        隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地重點工程項目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇,本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在唐山文豐鋼鐵的應(yīng)用,可以實現(xiàn)對變電所低壓配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理,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及語音提示,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。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定,為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),**了較好的社會效益。[2]
     
    參考文獻:
    [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)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)用戶端電力監(jiān)控與電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

    安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司專注于餐飲油煙智能在線監(jiān)測系統(tǒng),電動機智能保護裝置,電瓶車智能充電管理系統(tǒng),工業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng),弧光保護裝置,數(shù)顯溫濕度控制器等

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