寧波慈溪城北水廠(chǎng)電力監控系統的設計與應用

摘要：隨著(zhù)電力使用途徑的不斷拓寬以及復雜程度的目益提升，隨著(zhù)企業(yè)改革的不斷深入，加強了對于電力系統的重視,對用配電管理的現代化水平要求越來(lái)越高，力求借助監控系統達到對于電力系統運行的有效掌控，進(jìn)而避免各種問(wèn)題的產(chǎn)生，以提升電力應用的安全性、暢通性、穩定性。在滿(mǎn)足同樣用電功能的同時(shí)，實(shí)現用電和設備危險預警、減少電量消耗和電力需求，達到安全用電、節約資源，實(shí)現“安全用電、經(jīng)濟用電、有序用電、智能用電”的用電目標。本文通過(guò)寧波慈溪城北水廠(chǎng)項目中的變電所的應用介紹電力監控系統在自來(lái)水廠(chǎng)領(lǐng)域中的應用。

0 引言

配電自動(dòng)化，是一項集計算機技術(shù)、數據傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶(hù)提供服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動(dòng)強度。

隨著(zhù)電力網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，用電負荷的持續增長(cháng)，各種新型負載不斷涌現，用戶(hù)更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶(hù)需要更加有效的電力監控管理解決方案來(lái)應對上述變化帶來(lái)的挑戰，以實(shí)現配電系統持續可靠、低耗的運行。本文通過(guò)對寧波慈溪城北水廠(chǎng)項目電力監控系統的建設，介紹電力監控系統在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用。

1 項目概述及建設目標

信息時(shí)代的到來(lái)，要求不間斷供電的設備越來(lái)越多，給供電提出了更高的要求。停電或限電會(huì )導致減產(chǎn)，而忽然的停電則會(huì )危害工廠(chǎng)的重要設備。落后的人工配電方式，針對現代化的制造業(yè)是不適用的。只有實(shí)現配電自動(dòng)化，才可能提高供電質(zhì)量，滿(mǎn)足人們日常生活工作與生產(chǎn)的需要。實(shí)現配電站自動(dòng)化可提高供電的可靠性。實(shí)現電力系統自動(dòng)化，可減少故障次數，縮小事故范圍，縮短事故時(shí)間，為恢復供電、快速分析、診斷、報告事故原因提供有效的依據。

現寧波慈溪城北水廠(chǎng)為響應國家節能減排政策故對低壓等級配電做升級改造。為保證該設施供配電可靠故配置電力監控系統，實(shí)時(shí)監測并保存數據以便后期管理。

2 電力監控系統的設計

在監控系統的設計中，要充分考慮客戶(hù)的實(shí)際需求，以及電力系統的實(shí)際結構、電力系統的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時(shí)也有利于系統功能的實(shí)現。    本項目的電力監控系統，可以實(shí)現對站內配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò )通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示站內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當站內電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析站內各部分的用電狀況，使站內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證廠(chǎng)區內人員的生命安全，提高車(chē)間工作人員的工作效率。    2.1 系統結構    依據寧波慈溪城北水廠(chǎng)的配電情況分布情況，在線(xiàn)監測系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層、現場(chǎng)設備層。系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖所示：

站控管理層管理人員與計算機進(jìn)行人機交互的直接窗口，對采集的現場(chǎng)各類(lèi)數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場(chǎng)的運行狀況，是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

通訊層使用的設備為串口服務(wù)器。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場(chǎng)設備回送的數據信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí)，轉達上位機對現場(chǎng)設備的各種控制命令。

現場(chǎng)設備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò )中用于電參量采集測量的安科瑞PZ系列的儀表等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素?，F場(chǎng)配置PZ系列電能表，實(shí)現低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監測；并對每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監測。

2.2 網(wǎng)絡(luò )設計   電力監控系統中的網(wǎng)絡(luò )系統能夠及時(shí)的對數據進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現電力監控系統各項功能的基礎。把現場(chǎng)每個(gè)設備就地與總線(xiàn)連接，之后在把各條總線(xiàn)全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來(lái)實(shí)現與主機的傳遞。

2.3監控系統軟件功能設計

系統依據客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設計，并實(shí)現了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢(xún)與打??；系統負荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權限管理等主要功能。

2.3.1數據的采集與處理

數據采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線(xiàn)路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進(jìn)行采集，開(kāi)關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘等設備的工作狀態(tài)，以及斷電保護、運行故障等報警信息進(jìn)行采集，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

2.3.2數據報表統計

電力監控系統以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護計量體系的正確性。

2.3.3報警信息設置及查詢(xún)

電力監控系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統中必須有足夠的內存空間，進(jìn)而長(cháng)時(shí)間的、大量的對數據信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數據進(jìn)行記錄存儲。電力監控系統能通過(guò)管理人員對電壓、電流及功率的設置，從而實(shí)時(shí)監測配電情況，是否出現短路或者超負荷等情況，便于工作人員解決。

2.3.4用戶(hù)權限管理

電力監控系統為了本項目系統安全穩定運行，用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)*的操作（如配電回路名稱(chēng)修改）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理通過(guò)可靠的安全保障。

3供配電設計中應用電力監控系統的意義

綜上所述，電力監控系統能有效的提高現場(chǎng)工作效率，極大縮短斷電時(shí)間。通過(guò)對電力監控系統設置，工作人員可以在短時(shí)間內做出正確的判斷并進(jìn)項操作。同時(shí)現場(chǎng)人員可以同步了解電能流量狀態(tài)，比如檢查電網(wǎng)運行是否平衡等。在全面了解電網(wǎng)狀態(tài)的情況下，工作人員能及時(shí)、準確的處理故障。及時(shí)工作人員不在現場(chǎng)，也可以系統發(fā)短信至值班人員，從而獲得及時(shí)信息。根據系統反映的設備實(shí)際使用情況，便于工作人員合理安排相關(guān)維護工作。此外，系統還可以顯示整個(gè)網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的總覽圖，有助于辨別故障區域。

    在企業(yè)設置電力監控系統，可以實(shí)現對企業(yè)低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還及時(shí)的顯示各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析企業(yè)內各部分的用電狀況，從而保證企業(yè)內人員的生命安全，提高工作人員的工作效率。

參考文獻

[1]《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

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)[3].《電力集中抄表系統中的通信技術(shù)》[J].電力系統通信，徐平平，邱玉春