關(guān)于電力監(jiān)控系統(tǒng)在港口變電所的設(shè)計與應(yīng)用
?安科瑞 鮑靜君
摘要:隨著光纖通信技術(shù)的飛躍式進(jìn)步、港口功能不斷完善和發(fā)展,港口生產(chǎn)規(guī)模不斷壯大和延伸,傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化港口生產(chǎn)的需求。通過通訊傳輸手段,變電所實現(xiàn)無人值守成為一種可能和必然。利用通訊技術(shù)設(shè)置遠(yuǎn)方或就地監(jiān)控系統(tǒng),使運行值班人員不用到設(shè)備現(xiàn)場就能了解到電力設(shè)備運行情況,從而實現(xiàn)港口電力設(shè)備管理的自動化?;诖?,本文主要對港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析探討。
關(guān)鍵詞:港口變電所 ;電力監(jiān)控系統(tǒng) ;設(shè)計
1.電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理
港口供電智能監(jiān)控系統(tǒng)是采用測控現(xiàn)場總線連接所有分布各處裝設(shè)在智能化配電開關(guān)柜、電動機、配電變壓器和其他電器設(shè)備上的遠(yuǎn)程測量控制管理單元組成電能與配電設(shè)施測控網(wǎng)絡(luò)。實時監(jiān)測電力設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、能耗參數(shù)等,對數(shù)據(jù)分析和對設(shè)備進(jìn)行控制,并通過以太網(wǎng)或其他連接方式接入位于控制室的系統(tǒng)管理控制計算機的自動監(jiān)控系統(tǒng)。
2.淺談港口變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
2.1電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)港口電力監(jiān)控系統(tǒng)的原理和港口設(shè)備的分布特點,其電力監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計采用分層分布式結(jié)構(gòu),分為站控層、通訊管理層、 間隔層,這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)方便、配置靈活,能降低系統(tǒng)中某元件故障給系統(tǒng)帶來的影響。
間隔層根據(jù)一次設(shè)備的性質(zhì)選擇智能設(shè)備(如綜合繼保設(shè)備、智能測控設(shè)備等)的配置,智能設(shè)備分散安裝于一次設(shè)備上。
通訊管理層配置通訊處理器(主控單元)接收間隔層智能設(shè)備采集的各種信息,經(jīng)過處理后上傳至站級監(jiān)控層,也可將站級系統(tǒng)發(fā)出的遙控命令等下傳至間隔級的智能設(shè)備。各變電站主控單元通過交換機組成光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),環(huán)網(wǎng)內(nèi)任何一處光纖故障不影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。
站級監(jiān)控層配置值班員工作站、顯示器、打印機等。實時顯示各種設(shè)備運行信息,并可對各種信息進(jìn)行分析、處理。
2.2電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件部分
變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)由帶有通訊接口的采集控制模塊 :多功能電力綜合儀表、開關(guān)量采集模塊、電流量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器控制輸出模塊、現(xiàn)場管理機、24V 直流電源以及管理機等組成。管理機是系統(tǒng)的集中管理中心。一般安置在有人值班的總值班室內(nèi),用于整個變配電系統(tǒng)的實時狀態(tài)顯示、參數(shù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、歷史記錄、故障報警、控制、報表打印等。
?。?)電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分。對35kV 以下的高壓中心配電站主進(jìn)、出線、母聯(lián)采用電力綜合儀表來實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。該儀表與 CT、PT 直接相連,采集高精度交流信號,經(jīng)過計算,即可測量出各個回路電量參數(shù),儀表同時帶有自檢功能,可與綜合繼電保護(hù)裝置配合使用。
?、賹?CT、PT 直接接入電力綜合儀表測量回路中,即可測量出該回路的電量參數(shù)。實現(xiàn)該回路的“遙測”。
?、趦x表的開關(guān)量輸入分別采集柜中斷路器的分合閘狀態(tài),手車工作位置、電機儲能狀態(tài)以及接地刀閘位置,同時對綜合繼電保護(hù)裝置中的故障跳閘信號和內(nèi)部故障進(jìn)行采集、分析,給予報警,并顯示該回路的故障類型。實現(xiàn)該回路的“遙信”。
③儀表的繼電器輸出分別接至斷路器的分、合閘線圈上,實現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)程控制,即斷路器的“遙控”。在0.4kV 低壓主進(jìn)、母聯(lián)同樣采用電力綜合儀表來實現(xiàn)三遙功能。電力綜合儀表與CT、母線直接相連,測量該回路的實際電量,實現(xiàn)遙測, 同時對主進(jìn)、母聯(lián)開關(guān)的斷路器合、分閘狀態(tài),框架式開關(guān)的位置以及故障報警等開關(guān)量實現(xiàn)遙信,并對斷路器實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。
(2)電力監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分。變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)所安裝的監(jiān)控軟件是基于Windows 環(huán)境下的電力系統(tǒng)組態(tài)軟件,能夠運行在Microsoft Windows NT、2000、XP 平臺上。給用戶提供的是全中文界面,簡潔的畫面設(shè)計、靈活的組態(tài)方式,高性能DDE驅(qū)動程序,支持諸多工控產(chǎn)品,并遵循開放式數(shù)據(jù)庫聯(lián)接(0DBC) 標(biāo)準(zhǔn)。允許通過第三方,如MicrosoftAccess,SQL Server 等訪問本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
2.3傳輸介質(zhì)
本系統(tǒng)可以采用屏蔽雙絞線、單?;蚨嗄9饫w、無線等數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。其中屏蔽雙絞線多用于設(shè)備與設(shè)備之間、主機到交換機之間的連接,而單?;蚨嗄9饫w則主要用于變電所之間或者上下控制設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。
2.4通信協(xié)議
現(xiàn)場監(jiān)控層設(shè)備接口多采用 RS485總線,標(biāo)準(zhǔn) Modbus 通訊規(guī)約,多數(shù)電力設(shè)備生產(chǎn)廠家也預(yù)留了其他的通信接口,以實現(xiàn)和其他生產(chǎn)廠家設(shè)備之間的通信協(xié)議兼容,實現(xiàn)信號傳輸與控制。
2.5實現(xiàn)的功能
上述幾部分構(gòu)成了一個完整的港口電力監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)對港區(qū)所有具備測控操作功能電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制、模擬量(I、U、Hz、P、Q、kWh、溫度等)、狀態(tài)量(開/關(guān)、報警、變壓器分頭位置、保護(hù)動作信號等)、數(shù)字量(頻率、電能等)、脈沖量等的采集和存儲及停電分析和電氣設(shè)施的其他故障信息的收集分析等。并能通過棒狀圖,趨勢圖等分析顯示。并同時實現(xiàn)故障報警及記錄、存儲、查詢、統(tǒng)計、報表打印等功能。
3.存在的問題和制約因素
3.1系統(tǒng)的兼容性
目前,信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的各研發(fā)公司進(jìn)一步配套和擴充系統(tǒng)功能的制約因素。IEC組織并沒有為電力通信設(shè)備之間的傳輸協(xié)議制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去遵循。雖然各種通信協(xié)議在技術(shù)上可以實現(xiàn)相互參透,電力設(shè)備成產(chǎn)廠家為謀求 和控制各自的市場利益,執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議差異性很大,為實現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換需要大量的工作。
3.2制約因素
在歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)中,各種現(xiàn)場總線技術(shù)比如Lonworks、Profibus、Can 等由于各自的突出優(yōu)勢,已經(jīng)在各控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,幾乎淘汰了所有的 RS485 系統(tǒng)。但在國內(nèi)基于技術(shù)水平的制約以及 RS485 總線設(shè)備簡單、低成本等優(yōu)勢,大多數(shù)的廠商、工程師在設(shè)計產(chǎn)品、工程立項時想到的是應(yīng)用RS485 總線系統(tǒng),使得我國的變電所監(jiān)控系統(tǒng)與歐洲變電所監(jiān)控系統(tǒng)有較大的差距。
4.安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品介紹與選型
4.1概述
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(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等多功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)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)對變電站方位的控制和管理,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(jì)運行提供了堅實的保障
4.2應(yīng)用場所
(1)辦公建筑(商務(wù)辦公、國家機關(guān)辦公建筑等)
(2)商業(yè)建筑(商場、金融機構(gòu)建筑等)
(3)旅游建筑(賓館飯店、娛樂場所等)
(4)科教文衛(wèi)建筑(文化、教育、科研、衛(wèi)生、體育建筑、會展中心等)
(5)通信建筑(郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等)
(6)交通運輸建筑(機場、車站、碼頭建筑等)
(7)廠礦企業(yè)建筑(石油、化工、水泥、煤炭、鋼鐵等)
(8)新能源建筑(光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等)
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)釆用分層分布式設(shè)計,可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo) 準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
4.4設(shè)備選型
5.結(jié)束語
總之電力監(jiān)控系統(tǒng),無人值班變電所的實現(xiàn),并可以利用遠(yuǎn)動技術(shù)使電網(wǎng)調(diào)度迅速而可靠,是值得大規(guī)模運用的現(xiàn)代能源管理方式。