一 概述
智能化配電監控系統是數字化和信息化時(shí)代應運而生的產(chǎn)物，已經(jīng)被廣泛應用于電網(wǎng)用戶(hù)側樓宇、體育場(chǎng)館、科研設施、機場(chǎng)、交通、醫院、電力和石化行業(yè)等諸多領(lǐng)域的高/低壓變配電系統中。智能化配電監控系統對高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓開(kāi)關(guān)柜、應急發(fā)電機組等的工作狀態(tài)進(jìn)行監控。通過(guò)實(shí)時(shí)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(kāi)關(guān)狀態(tài)等各項參數實(shí)現監測，當參數值超出允許的范圍時(shí)便產(chǎn)生預警、報警，并對相關(guān)設備進(jìn)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(jīng)起到了不可替代的作用。
1.1 項目簡(jiǎn)介
四川省威遠建業(yè)集團有限公司是一個(gè)集原煤開(kāi)采、煉焦、煤化工、建材、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、建筑等行業(yè)為一體的綜合性股份制民營(yíng)企業(yè)集團，是西南地區首家環(huán)已酮生產(chǎn)基地，首家粗苯加氫生產(chǎn)純苯企業(yè)，四川省首批循環(huán)經(jīng)濟試點(diǎn)企業(yè)、國家節能減排示范企業(yè)、環(huán)保治理及綜合利用領(lǐng)先企業(yè)；2010年被評為全省化學(xué)原料及化學(xué)制品制造前10強，最佳效益前10強；全省工業(yè)企業(yè)最大規模前100強，最佳效益200強企業(yè)。
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(yè)四川省威遠建業(yè)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(chǎn)環(huán)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(chǎn)環(huán)已酮3萬(wàn)噸，石油級純苯2.5萬(wàn)噸，石油級甲苯、二甲苯0.5萬(wàn)噸，屬高新環(huán)保企業(yè)。公司采用先進(jìn)的管理體制，機構高效，人員精簡(jiǎn)，總定員188人。其中管理人員18人，占職工總額的9.57%，生產(chǎn)及其輔助生產(chǎn)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(huán)己酮的生產(chǎn)設備進(jìn)行供電。具體的監控點(diǎn)位包括兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)、一個(gè)母聯(lián)和7個(gè)低壓配電柜內的智能電測儀表。
1.2 客戶(hù)需求
1. 具有實(shí)時(shí)數據采集、一次接線(xiàn)圖顯示與操作、參數設置、事件報警、曲線(xiàn)及電能分類(lèi)管理。
2. 實(shí)時(shí)顯示配電室內的用電狀態(tài)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(tài)監視。
5. 報警及操作記錄。報表查詢(xún)及打印，用戶(hù)權限管理等。
二 系統設計原則
1 系統的實(shí)用性
系統的前端產(chǎn)品和系統軟件均有良好的可學(xué)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(guò)簡(jiǎn)單的培訓就能掌握系統的操作要領(lǐng)，達到能完成值班任務(wù)的操作水平。
2 系統的安全性
配電網(wǎng)絡(luò )的系統配置不同于其它的行業(yè)，任何一點(diǎn)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(shí)，還應符合中國或國際有關(guān)的安全標準，并可在非理想環(huán)境下有效工作。強大的實(shí)時(shí)監控功能和聯(lián)動(dòng)功能，充分保證使用者環(huán)境的安全性。
3 系統的實(shí)時(shí)性
電力系統中的電參量時(shí)刻都處在變化中，超負荷，不平衡等因素將會(huì )對配電設備造成巨大的損害，然而這些因素的產(chǎn)生并不是預期的，所以對系統的實(shí)時(shí)性要求非常關(guān)鍵，系統不僅能夠實(shí)現實(shí)時(shí)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(cháng)期不間斷運行的系統，肩負著(zhù)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(chǎng)的成功應用經(jīng)驗，擁有相應的客戶(hù)群和客戶(hù)服務(wù)體系。
5 系統的易維護性
系統在運行過(guò)程中的維護應盡量做到簡(jiǎn)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(shí)施了相應的認證。我們在做到系統故障率最低的同時(shí)，也考慮到即使因為意想不到的原因而發(fā)生問(wèn)題時(shí)，保證數據的方便保存和快速恢復，并且保證緊急時(shí)能迅速地打開(kāi)通道。整個(gè)系統的分層管理保證了網(wǎng)絡(luò )中一旦出現故障，不會(huì )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(shù)規范》
GB/T13730 《地區電網(wǎng)數據采集與監控系統通用技術(shù)條件》
DL/T630 《交流采樣遠動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB2887 《計算站場(chǎng)地技術(shù)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(wǎng)絡(luò )設備及計算機設備等互聯(lián)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(hù)投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無(wú)論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層——網(wǎng)絡(luò )通訊層——現場(chǎng)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(shí)現的標準，在每層都能相對地完成監視控制功能，即可以實(shí)現遠方的監視控制，也能夠在上層故障時(shí)不影響本層和下一層的功能?，F以?xún)冉炜苹crel-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(jìn)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(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖
圖1 內江天科化工系統網(wǎng)絡(luò )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(jìn)行集中管理和分析，執行相關(guān)操作、以及整個(gè)變配電系統的整體監控。網(wǎng)絡(luò )通訊層設備的選型主要從兩個(gè)方面考慮，一個(gè)是用戶(hù)需求，功能實(shí)現方面；二是根據現場(chǎng)情況，綜合項目的費用來(lái)考慮的。針對這個(gè)項目來(lái)說(shuō)，用戶(hù)的需求常規，軟件功能實(shí)現起來(lái)相對容易；現場(chǎng)情況比較簡(jiǎn)單，監控點(diǎn)數比較少。所以網(wǎng)絡(luò )通訊層設備采用性?xún)r(jià)比高的可插入工控機主板擴展插槽的串口擴展卡，既能滿(mǎn)足用戶(hù)要求，又能減低項目成本?，F場(chǎng)設備層的選型，在本項目中主要從性?xún)r(jià)比考慮。兩路進(jìn)線(xiàn)選擇的是安科瑞生產(chǎn)的ACR220ELK網(wǎng)絡(luò )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(wú)功功率，電度、諧波等。出線(xiàn)回路選擇的是安科瑞生產(chǎn)的AMC16—I3多回路監控裝置，一個(gè)AMC16—I3多回路監控裝置就能實(shí)現對3個(gè)三相回路的電流的測量和開(kāi)關(guān)狀態(tài)的監測，大大方便了系統的接線(xiàn)、安裝、調試；節約了用戶(hù)的投資，降低了系統成本。
六 功能實(shí)現
友好的人機交互界面（HMI）
變配電系統具有CAD一次單線(xiàn)圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò )的接線(xiàn)情況；龐大的系統具有多畫(huà)面切換及畫(huà)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(huà)面。主畫(huà)面可直觀(guān)顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著(zhù)色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互接口并實(shí)時(shí)刷新。
用戶(hù)管理
本軟件可對不同級別的用戶(hù)賦予不同權限，從而保證系統在運行過(guò)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(hù)輸入操作口令外，還需工程師級用戶(hù)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(shí)時(shí)和定時(shí)采集現場(chǎng)設備的各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、開(kāi)關(guān)位置、設備運行狀態(tài)等），將采集到的數據直接顯示或通過(guò)統計計算生成新的直觀(guān)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(jìn)行數據庫存儲。
趨勢曲線(xiàn)分析
系統提供了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史趨勢兩種曲線(xiàn)分析接口，通過(guò)調用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線(xiàn)接口分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過(guò)調用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動(dòng)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(wǎng)絡(luò )進(jìn)行質(zhì)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(hù)需求設計符合其需要的報表格式，系統可自動(dòng)統計?？勺詣?dòng)生成各種類(lèi)型的實(shí)時(shí)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(xún)和打印系統記錄的所有數據值，自動(dòng)生成電能的時(shí)、日、月、年度報表，根據復費率的時(shí)段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢(xún)打印的起點(diǎn)、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶(hù)需求量身定制滿(mǎn)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(hù)操作、開(kāi)關(guān)變位、參量越限及其它用戶(hù)實(shí)際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發(fā)生的時(shí)間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開(kāi)關(guān)變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時(shí)自動(dòng)對運行設備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
七 結束語(yǔ)
本文以?xún)冉炜苹ろ椖恐蠥crel-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(shí)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(tài)，對現場(chǎng)的用電設備進(jìn)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(dòng)化水平。
參考文獻
1）上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)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
