王長幸 江蘇安科瑞電器制造有限公司

摘要：本文介紹了安科瑞電力監控系統Acrel-2000在建業集團內江天科化工項目中的應用，該系統實現了分布式采集和集中控制的智能化管理。為內江天科化工安全、可靠、高效的進行生產提供了堅實的技術保障，亦給其開展節能減排工作提供了有力的資料依據。
關鍵詞： 智能配電 電力監控 節能減排 威遠建業集團

一 概述
        智能化配電監控系統是數字化和信息化時代應運而生的產物，已經被廣泛應用于電網用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫院、電力和石化行業等諸多領域的高/低壓變配電系統中。智能化配電監控系統對高壓開關柜、低壓開關柜、應急發電機組等的工作狀態進行監控。通過實時記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因子、電度、頻率和電流開關狀態等各項參數實現監測，當參數值超出允許的范圍時便產生預警、報警，并對相關設備進行控制。智能配電監控系統在用電量及用電設備的管理中已經起到了不可替代的作用。
        1.1 項目簡介
        四川省威遠建業集團有限公司是一個集原煤開采、煉焦、煤化工、建材、房地產開發、建筑等行業為一體的綜合性股份制民營企業集團，是西南地區首家環已酮生產基地，首家粗苯加氫生產純苯企業，四川省首批循環經濟試點企業、國家節能減排示范企業、環保治理及綜合利用領先企業；2010年被評為全省化學原料及化學制品制造前10強，最佳效益前10強；全省工業企業最大規模前100強，最佳效益200強企業。

        內江天科化工有限責任公司是2001年9月5日由國家大型一檔企業四川省威遠建業集團公司屬轄威遠冶金化工股份有限公司和科技型上市公司四川天一科技股份有限公司共同投資生產環已酮的股份制合資公司，總投資約2億元人民幣，是西部地區唯一生產環已酮3萬噸，石油級純苯2.5萬噸，石油級甲苯、二甲苯0.5萬噸，屬高新環保企業。公司采用先進的管理體制，機構高效，人員精簡，總定員188人。其中管理人員18人，占職工總額的9.57%，生產及其輔助生產人員170人，占職工總額的80.43%。
        上海安科瑞電氣股份有限公司于2010年4月份承接了內江天科化工智能配電監控系統項目，為該項目定制的電力監控系統為Acrel-2000。Acrel-2000型電力監控系統的監控范圍是：內江天科化工有限責任公司的低壓配電室。該低壓配電室主要對環己酮的生產設備進行供電。具體的監控點位包括兩個進線、一個母聯和7個低壓配電柜內的智能電測儀表。

1.2 客戶需求
        1. 具有實時數據采集、一次接線圖顯示與操作、參數設置、事件報警、曲線及電能分類管理。
        2. 實時顯示配電室內的用電狀態等信息。
        3. 故障智能分析、負荷分析、設備檔案和電量統計信息上傳等功能。
        4. 提供低壓一次系統圖界面，便于系統維護通訊狀態監視。
        5. 報警及操作記錄。報表查詢及打印，用戶權限管理等。

二 系統設計原則
        1 系統的實用性
        系統的前端產品和系統軟件均有良好的可學習性和可操作性。特別是操作性，使具備計算機初級操作水平的管理人員，通過簡單的培訓就能掌握系統的操作要領，達到能完成值班任務的操作水平。

        2 系統的安全性
        配電網絡的系統配置不同于其它的行業，任何一點的疏忽是巨大的安全隱患，這要求系統中的所有設備及配件在性能安全可靠運轉的同時，還應符合中國或國際有關的安全標準，并可在非理想環境下有效工作。強大的實時監控功能和聯動功能，充分保證使用者環境的安全性。

        3 系統的實時性
        電力系統中的電參量時刻都處在變化中，超負荷，不平衡等因素將會對配電設備造成巨大的損害，然而這些因素的產生并不是預期的，所以對系統的實時性要求非常關鍵，系統不僅能夠實現實時性監測，還應對一些必要的事件具有記錄存儲的功能。

        4 系統的穩定性
        由于電力監控監測系統是一項長期不間斷運行的系統，肩負著監測配電系統的運行狀況，并具有一定的處理事件的功能，所以系統的穩定性顯得尤為重要。要求系統要有數年以上市場的成功應用經驗，擁有相應的客戶群和客戶服務體系。

        5 系統的易維護性
        系統在運行過程中的維護應盡量做到簡單易行。從計算機的配置到系統的配置、前端設備的配置都充分仔細地考慮了系統可靠性，并實施了相應的認證。我們在做到系統故障率最低的同時，也考慮到即使因為意想不到的原因而發生問題時，保證數據的方便保存和快速恢復，并且保證緊急時能迅速地打開通道。整個系統的分層管理保證了網絡中一旦出現故障，不會因為某部分設備的維護，而停止所有設備的正常運作。

三 設計參照的標準和依據
        GB/50198-94  《監控系統工程技術規范》
        GB/T13730      《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》
        DL/T630           《交流采樣遠動終端通用技術條件》
        GB/T13729      《遠動終端通用技術條件》
        GB2887            《計算站場地技術要求》

四 項目的系統結構
        智能化配電監控系統是由智能測控裝置、網絡設備及計算機設備等互聯布局而成。系統因項目規模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層——網絡通訊層——現場設備層”的分層分布式設計思想。這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現的標準，在每層都能相對地完成監視控制功能，即可以實現遠方的監視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。現以內江天科化工Acrel-2000智能化配電監控系統為例，對該智能化配電監控系統的主要功能進行詳細介紹。
        Acrel-2000智能化配電監控系統應用于內江天科化工的網絡拓撲結構如圖

圖1 內江天科化工系統網絡拓撲圖

五 硬件設備選型
        四川內江天科化工主站層位于二層總值班室內，電力監控系統的站控管理層設備具體包括：Acrel-2000電力監控系統工控機一套、打印機、UPS。負責將通訊管理層上傳的數據解包，進行集中管理和分析，執行相關操作、以及整個變配電系統的整體監控。網絡通訊層設備的選型主要從兩個方面考慮，一個是用戶需求，功能實現方面；二是根據現場情況，綜合項目的費用來考慮的。針對這個項目來說，用戶的需求常規，軟件功能實現起來相對容易；現場情況比較簡單，監控點數比較少。所以網絡通訊層設備采用性價比高的可插入工控機主板擴展插槽的串口擴展卡，既能滿足用戶要求，又能減低項目成本。現場設備層的選型，在本項目中主要從性價比考慮。兩路進線選擇的是安科瑞生產的ACR220ELK網絡電力儀表，它能測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度、諧波等。出線回路選擇的是安科瑞生產的AMC16—I3多回路監控裝置，一個AMC16—I3多回路監控裝置就能實現對3個三相回路的電流的測量和開關狀態的監測，大大方便了系統的接線、安裝、調試；節約了用戶的投資，降低了系統成本。

六 功能實現
        友好的人機交互界面（HMI）
        變配電系統具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的系統具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互接口并實時刷新。

        用戶管理
        本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。

        數據采集處理
Acrel-2000型電力監控系統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態（包括三相電壓、電流、開關位置、設備運行狀態等），將采集到的數據直接顯示或通過統計計算生成新的直觀的數據信息再顯示（總系統功率、負荷最大值、功率因子上下限等），并對重要的信息量進行數據庫存儲。

        趨勢曲線分析
        系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調用相關回路實時曲線接口分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析。

        報表管理
        系統具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統可自動統計。可自動生成各種類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統記錄的所有數據值，自動生成電能的時、日、月、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

        事件記錄和故障報警
        系統對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

七 結束語
        本文以內江天科化工項目中Acrel-2000智能化配電監控系統的三層拓撲結構為核心，分析了Acrel-2000電力監控系統最終實現的功能。電力監控系統方便的監控了配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，便于維護人員明確設備運行狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高工作效率。它以較少的投資，極大地提高了供配電系統的可靠性、安全性和自動化水平。

參考文獻
1）安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.
2）電力電測數字儀表原理與應用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4

技術支持：王長幸（1985-），女，江蘇安科瑞電器制造有限公司  ,漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統 郵箱：acrelwx@163.com；  0510-86179961  QQ:2880263323  網址：http://www.jyacrel.cn/  http://ipd.acrel.cn/