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糧食儲備庫電力配電監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

更新時間：2023-04-11　點擊次數(shù)： 406次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201800

摘要：本文主要介紹糧庫電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、基本功能，包括實時數(shù)據(jù)的采集與處理、數(shù)據(jù)庫的建立

與維護、報警處理、畫面生成及顯示、在線計算及制表及系統(tǒng)自診斷，以及主要技術(shù)指標等

關鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；基本功能；技術(shù)指標

1 概述

供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國各地重點工程項目急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。

本系統(tǒng)的建設是為了提高變配電電網(wǎng)的管理水平，迅速而準確地獲得變配電站運行的實時信息，完整地掌握變配電站的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)變配電站運行的故障，并做出相應的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進行負荷分析、合理調(diào)度、遠控合分閘、躲峰填谷，把握安全控制、事故處理的主動性，減少和避免誤操作、誤判斷，縮短事故停電時間，實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。

2 項目概況

某糧食儲備庫平面圖，如圖1所示。

圖1某糧食儲備庫平面圖

本項目包括30萬t糧食淺圓倉倉儲設施、配套的接收發(fā)放設施、生產(chǎn)輔助設施、生活設施等。預留12萬t大豆倉儲設施、大豆加工區(qū)等。

2.1 供電電源

庫區(qū)原有變配電間變壓器總?cè)萘?00kVA(2×400kVA),該容量不能滿足新增項目的需要，為了便于管理，考慮統(tǒng)一規(guī)劃，新建總變電所除負責新建項目負荷外，同時負責原有變配電間、油加工區(qū)、油罐區(qū)附設式變配電間等高壓供電。

新引供電電源為10kV雙回路，由10kV專線采用YJV22電纜分別直埋敷設至庫區(qū)總變電所。從總變電所引出三路10kV高壓電纜直埋引至原有變配電間、油加工區(qū)、油罐區(qū)附設式變配電間。

2.2 負荷計算

根據(jù)庫區(qū)的總體規(guī)劃，負荷的分布，以及近期、遠期的發(fā)展需求等因素進行詳細分析、計算，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，在庫區(qū)設10kV總變電所一座、原有變配電間一座、附設式變配電間兩座。

總變電所位于庫區(qū)南側(cè)，負責除淺圓倉、提升塔、轉(zhuǎn)接樓、汽車及火車接發(fā)站等子項供電。

油加工附設式變配電間貼建于預處理車間首層外墻，負責油加工區(qū)等子項供電。

油罐區(qū)附設式變配電間貼建于油泵房首層外墻，負責油灌區(qū)等子項供電。

原有變配電間經(jīng)改造增容后負責原有辦公、生活區(qū)及新增綜合辦公樓、職工宿舍、食堂、浴室等的供電。

總變電所的總裝機容量9781.3kW,總計算容量為2697.8kW,視在容量為2900kVA。根據(jù)負荷計算，選用10kVSCBS101600kVA干式變壓器兩臺。

2.3 高、低壓供電系統(tǒng)

總變電所一次側(cè)均采用電纜進線方式，10kV雙回路供電，主結(jié)線采用單母線設計，采用AC220V交流操作系統(tǒng)。

總變電所二次側(cè)采用單母線分段運行方式，當其中一段發(fā)生故障時母聯(lián)手動投入。進線斷路器和母線連接斷路器具有可靠的電氣連鎖，以避免兩路進線電源并列運行。220/380V出線回路向各用電建構(gòu)筑物提供電源。

供電系統(tǒng)接地保護型式統(tǒng)一采用TN-C-S系統(tǒng)。

總變電所10kV高壓開關柜選用手車柜，配備真空斷路器，彈簧操作機構(gòu)。低壓柜均選用BLOKSET-D開關柜，主進用斷路器選用框架智能型，其他出線斷路器選用高分斷能力斷路器。為操作方便，所有容量大于400A的低壓斷路器均為電動操作。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本方案采用CSC-2000(V2)電力監(jiān)控系統(tǒng)1套，設置在總監(jiān)控中心，每座變電所的數(shù)據(jù)通過通信管理機及網(wǎng)絡交換機上傳到監(jiān)控中心，每個站的高壓測控單元數(shù)量及低壓測控數(shù)量根據(jù)每個站規(guī)模的不同而不同，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)?？傋冸娝嬎銠C監(jiān)控系統(tǒng)分為兩層：站級控制層和間隔級控制層。間隔級控制層將采集和處理后的數(shù)據(jù)信號，經(jīng)光纖傳輸?shù)秸炯壙刂茖?，通過通信網(wǎng)在站層融為一體。各間隔級單元相互獨立，不相互影響，功能上不依賴于站控后臺計算機。

站控層設置在監(jiān)控分中心，硬件配置為：1臺OptiPle×760雙核3.0、硬盤160G、內(nèi)存2G、顯卡、10/100M網(wǎng)卡2塊、光驅(qū)、USB接口、光電鼠標、/標準鍵盤。間隔層分散安裝在變配電間開關柜上，提供CSC系列微機綜保裝置來完成對設備的保護控制。

整個電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 系統(tǒng)基本功能

4.1 實時數(shù)據(jù)的采集與處理

4.1.1 采集信號的類型

采集信號的類型分為模擬量、脈沖量和狀態(tài)量(開關量)。

模擬量：電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)和直流量、溫度量。

脈沖量：有功電能及無功電能。

狀態(tài)量(開關量):斷路器、隔離開關以及接地開關的位置信號、繼電保護裝置和安全自動裝置動作及報警信號、運行監(jiān)視信號等。

4.1.2 采集信號的處理

計算機監(jiān)控系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)的采集按電氣設備間隔單元(線路、母線、母聯(lián)、分段、主變、無功設備等)劃分，每個測控單元為一個相對獨立的智能小系統(tǒng)，對所采集的輸入量進行數(shù)據(jù)濾波、有效性檢查、工程值轉(zhuǎn)換、故障判斷、信號接點消抖等處理。

4.1.3 信號輸入方式

模擬量輸入：間隔層測控單元電氣量除直流電壓、溫度通過變送器輸入外，其余電氣量采用交流采樣，輸入CT、PT二次值，計算I、U、P、Q、F、COS中；對于要作合閘同步檢測的斷路器，還要采集同步電壓，變送器輸出為4～20mA。

電能量輸入：對于智能電度表可通過串口通訊采集；對于不能通過串口通信采集的電能量信號采用脈沖信號輸入。

狀態(tài)量(開關量)輸入：通過無源接點輸入；斷路器、隔離開關等要進行控制的設備，取雙位置接點信號。

4.2 數(shù)據(jù)庫的建立與維護

4.2.1 實時數(shù)據(jù)庫

裝入計算機監(jiān)控系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)，其數(shù)值根據(jù)運行工況的實時變化而不斷更新，記錄著被監(jiān)控設備的當前狀態(tài)。實時數(shù)據(jù)庫的刷新周期及數(shù)據(jù)精度滿足工程要求。

4.2.2 歷史數(shù)據(jù)庫

對于需要長期保存的重要數(shù)據(jù)將存放在歷史數(shù)據(jù)庫中。歷史數(shù)據(jù)能在線存儲12月，所有歷史數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)存至光盤作長期存檔。

4.2.3 數(shù)據(jù)庫的維護

數(shù)據(jù)庫便于擴充和維護，保證數(shù)據(jù)的一致性、安全性；可在線修改或離線生成數(shù)據(jù)庫；用人-機交互方式對數(shù)據(jù)庫中的各個數(shù)據(jù)項進行修改和增刪?？煞奖愕亟换ナ讲樵兒驼{(diào)用，其響應時間滿足工程要求。

4.3 報警處理

報警處理分兩種方式，一種是事故報警，另一種是預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號。后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息，模擬量越限/復限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。

報警發(fā)生時，立即推出報警條文，伴以聲、光提示；對事故報警和預告報警其報警的聲音不同，且音量可調(diào)。報警發(fā)生、消除、確認用不同顏色表示。報警點可人工退出/恢復，報警信息可分時、分類、分組管理。報警狀態(tài)及限值可人工設置，報警條文可人工屏蔽，有消除抖動處理，避免誤報、多報。

4.4 事件順序記錄

當變電所一次設備出現(xiàn)故障發(fā)生短路時，引起繼電保護動作、開關跳閘，事件順序記錄功能將事件過程中各設備動作順序，帶時標記錄、存儲、顯示、打印，生成事件記錄報告，供查詢。系統(tǒng)保存1年的事件順序記錄條文。事件順序記錄帶時標及時送往調(diào)度主站。

事故追憶間隔可人工設置，事故追憶的觸發(fā)可以是開關的事故跳閘或人工觸發(fā)。事故追憶時的模擬量變化能用曲線進行顯示。

4.5 畫面生成及顯示

4.5.1 監(jiān)控系統(tǒng)顯示的主要畫面

全所電氣主結(jié)線圖(若幅面太大時可用漫游和縮放方式);分區(qū)及單元結(jié)線圖；實時及歷史曲線顯示；間隔單元及全所報警顯示圖；監(jiān)控系統(tǒng)配置及運行工況圖；報告顯示(包括報警、事故和常規(guī)運行數(shù)據(jù));操作票顯示；日歷、時間和安全運行天數(shù)顯示。

4.5.2 輸出方式

電氣主接線圖中應包括電氣量實時值，設備運行狀態(tài)、潮流方向，開關、刀閘、地刀位置，“就地/遠方"轉(zhuǎn)換開關位置等。

圖形和曲線可儲存及硬拷貝。

用戶可生成、制作、修改圖形。在一個工作站上制作的圖形可送往其他工作站。

4.6 在線計算及制表

4.6.1 在線計算

交流采樣后計算出電氣量一次值1、U、P、Q、f、COSf以及Wh、Varh,并算出日、月、年大、小值及出現(xiàn)的時間。

電度累計值和分時段值(時段可任意設定)。

變電所送入、送出負荷及電量平衡率。

主變壓器的負荷率及損耗。

斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)、停用時間、月及年運行率等。

供計算的值可以是采集量、人工輸入量或前次計算量，計算結(jié)果返送數(shù)據(jù)庫，并能方便調(diào)用。

4.6.2 報表

實時值表、正點值表、電能量表、報警記錄一覽表、微機保護配置定值一覽表、自診斷報告。

4.7 人-機聯(lián)系

機聯(lián)系是值班員與計算機對話的窗口，值班員可借助鼠標或鍵盤方便地在屏幕上與計算機對話。人-機聯(lián)系包括：調(diào)用、顯示和拷貝各種圖形、曲線、報表；發(fā)出操作控制命令；各種應用程序的參數(shù)定義和修改；報警確認，報警點的退出/恢復；運行文件的編輯、制作。

4.8 系統(tǒng)自診斷與自恢復

計算機監(jiān)控系統(tǒng)能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。

4.8.1 自診斷的內(nèi)容

站控層設備、測控單元、I/O采集模塊等的故障；外部設備、電源、系統(tǒng)時鐘同步、網(wǎng)絡通信及接口設備、軟件運行異常、與遠方調(diào)度中心數(shù)據(jù)通訊及遠動通道故障；網(wǎng)控狀態(tài)監(jiān)視。

4.8.2 設備自恢復的內(nèi)容

當軟件運行異常時，自動恢復正常運行。

當軟件發(fā)生死鎖時，自啟動并恢復正常運行。

當設備有冗余配置時，在線設備發(fā)生軟、硬件故障時，能自動切換到備用設備上運行。

此外，系統(tǒng)具有便于試驗和隔離故障的斷開點?？赏ㄟ^公共電話網(wǎng)對系統(tǒng)進行遠程維護。對于間隔層的測控單元，可通過便攜式計算機對其進行維護。

5 系統(tǒng)主要技術(shù)指標

5.1系統(tǒng)指標

模擬量測量綜合差≤0.2%;

電網(wǎng)頻率測量差≤0.01Hz;

模擬量刷新周期≤3s;

數(shù)字量響應時間≤1s;

事件順序記錄分辨率(SOE)≤2ms;

控制命令從生成到輸出的時間≤1s;

畫面調(diào)用響應時間≤1s;

模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率≥12位；

控制操作正確率=100%。

5.2測控裝置指標

額定頻率50Hz;交流電壓100V;交流電流1A;供電電壓220VDC/AC。

負載：交流電流回路≤0.8VA/相；交流電壓回路≤0.5VA/相；直流回路≤25W。

模擬量測量精度：電流、電壓0.2%功率0.5%頻率0.01Hz。

數(shù)據(jù)更新時間：遙控(包括返送校核)命令傳送時間≤3s。

GPS對時精度：站級工作主站間1ms;間隔層測控裝置1ms。

測控網(wǎng)負載率：正常情況下≤25%;電力系統(tǒng)故障情況下≤40%。

系統(tǒng)可用率：大于99.9%。

環(huán)境溫度：站級工作站0～40℃;間隔層設備-20～+60℃。

相對濕度：5%～95%。

大氣壓力：80～110kPa。

6 安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

6.1 概述

針對用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實現(xiàn)對變電站的控制和管理，滿足變電站無人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的保障。

6.2 應用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設計、施工和運行維護。

6.3 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。