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師晴晴

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：本文介紹了安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000在中糧糧油工業(yè)（重慶）10KV配電項(xiàng)目中的應(yīng)用，是安科瑞為智能配電提供解決方案的經(jīng)典案例之一。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對分散在中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司廠區(qū)內(nèi)三個(gè)低壓配電室和一個(gè)高壓變電站中的智能儀表數(shù)據(jù)的采集和上傳，并在值班室進(jìn)行遠(yuǎn)程的集中控制和用電管理。為中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司節(jié)能減排提供了有力的資料依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 智能配電   電力監(jiān)控   節(jié)能減排   中糧糧油    10KV配電

1 概述

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司隸屬于中糧集團(tuán)（COFCO）。中糧集團(tuán)成立于1949年，是中國大的糧油食品進(jìn)出口公司和實(shí)力的食品生產(chǎn)商，享譽(yù)糧油食品市場，在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易、生物能源開發(fā)、食品生產(chǎn)加工、地產(chǎn)、物業(yè)、酒*經(jīng)營以及金融服務(wù)等領(lǐng)域成績。中糧集團(tuán)現(xiàn)擁有中國食品、中糧控股、蒙牛乳業(yè)等六家上市公司。“福臨門”食用油、“長城”葡萄酒、“金帝”巧克力、“蒙牛”牛奶、“凱萊”酒*、“亞龍灣”度假區(qū)等諸多耳熟能詳?shù)钠放婆c服務(wù)組合，塑造了中糧集團(tuán)高品質(zhì)、高品位的市場聲譽(yù)。1994年以來，中糧集團(tuán)一直位列《財(cái)富》世界500強(qiáng)企業(yè)。

2 項(xiàng)目概況

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司于2010年注冊成立，地處重慶市江津區(qū)德感工業(yè)園，占地面積200多畝。我公司是中糧集團(tuán)有限公司子公司中糧控股油脂（香港）有限公司獨(dú)資興建的企業(yè)。總投資3000萬美元，注冊資本金為1500萬美元。公司主要生產(chǎn)“福臨門”食用油等農(nóng)副產(chǎn)品，同時(shí)從事生物飼料、蛋白飼料的開發(fā)、生產(chǎn)與銷售。

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司于2011年3月授權(quán)上海安科瑞電氣股份有限公司對其10KV配電工程進(jìn)行智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)。監(jiān)控系統(tǒng)的具體監(jiān)控范圍是廠區(qū)內(nèi)三個(gè)低壓配電室和一個(gè)高壓配電室，共計(jì)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)為105個(gè)。廠區(qū)配電示意圖如下所示：

    如上圖所示，中糧糧油工業(yè)（重慶）的總配電室，監(jiān)控中心值班室和高壓配電室三者相鄰；鍋爐房配電室有8個(gè)出現(xiàn)回路，其與值班室的距離大概60米；小包車間的進(jìn)線和出線共計(jì)有近60個(gè)回路，它與監(jiān)控中心值班室的直線距離約230米。

3 用戶需求

    廠區(qū)配電中心為本項(xiàng)目提供一套高、低壓后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，將廠區(qū)3臺(tái)變壓器的各主進(jìn)線柜、出線柜、各低壓回路的開關(guān)配多功能智能儀表。能進(jìn)行用電量計(jì)量；實(shí)時(shí)測量相電壓、線電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，能打印月度用電報(bào)表，并有歷史曲線的查詢（時(shí)間不小于30天）,重要回路需要對其諧波進(jìn)行測量。各參數(shù)及數(shù)據(jù)通過RS485總線，通過網(wǎng)絡(luò)送至配電中心的電工值班室（后臺(tái)監(jiān)控中心）。

    電力監(jiān)控組態(tài)軟應(yīng)具有方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板， 高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功能；提供的報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報(bào)表設(shè)計(jì)器，可以設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板。電力監(jiān)控組態(tài)軟件的運(yùn)行系統(tǒng)由多個(gè)組件組成，包括：VIEW、DB、I/O等組件，所有運(yùn)行系統(tǒng)的組件統(tǒng)一由安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)程管理器管理，進(jìn)行啟動(dòng)、停止、監(jiān)視等操作。

    運(yùn)行系統(tǒng)是用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)創(chuàng)建的畫面工程，主要完成HMI部分的畫面監(jiān)控；區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫DB是數(shù)據(jù)處理的核心，是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，運(yùn)行時(shí)完成數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及報(bào)警的產(chǎn)生等功能；IO程序是負(fù)責(zé)和控制設(shè)備通信的服務(wù)程序，支持多種通信方式的網(wǎng)絡(luò)，包括串口、以太網(wǎng)、無線通信等。

    WEB客戶服務(wù)（系統(tǒng)提供Web服務(wù)，客戶端可以在辦公室等其他場所通過IE瀏覽器查看電力監(jiān)控現(xiàn)場畫面、查閱電能消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表等）。

4 項(xiàng)目的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)是由智能測控裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及計(jì)算機(jī)設(shè)備等互聯(lián)布局而成。系統(tǒng)因項(xiàng)目規(guī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是無論采取何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是采用了“站控管理層——網(wǎng)絡(luò)通訊層——現(xiàn)場設(shè)備層”的分層分布式設(shè)計(jì)思想。這種分層設(shè)計(jì)，符合當(dāng)前通訊體系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，在每層都能相對地完成監(jiān)視控制功能，即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)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。Acrel-2000智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)在中糧糧油工業(yè)（重慶）10KV配電工程項(xiàng)目中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中糧糧油工業(yè)（重慶）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    各個(gè)結(jié)構(gòu)層的具體形式如下：

    主站層（站控管理層）

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)主站層位于總配電室旁邊的值班室內(nèi)，電力監(jiān)控系統(tǒng)主站層設(shè)備具體包括：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)主機(jī)一套、打印機(jī)、UPS。負(fù)責(zé)將通訊管理層上傳的數(shù)據(jù)解包，進(jìn)行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作，負(fù)責(zé)整個(gè)變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。

    通訊管理層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）

    采用通訊管理機(jī)，處于通訊樞紐的地位，向上連接主站層，向下貫通現(xiàn)場設(shè)備層，是整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是智能配電系統(tǒng)運(yùn)行的紐帶。智能監(jiān)控設(shè)備的信息通過通訊總線送到通訊管理層通訊子站，然后將采集的所有運(yùn)行故障狀態(tài)信號(hào)和運(yùn)行參數(shù)等信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)上傳至主站，各通訊子站接收來自主站的遠(yuǎn)程控制命令對該變配電站相應(yīng)的配電設(shè)備進(jìn)行控制。

    中糧糧油工業(yè)（重慶）電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備包括2個(gè)4口串口服務(wù)器，一套光電轉(zhuǎn)換器、一臺(tái)工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，上行口為TCP/IP協(xié)議，下行口為MODBUS-RTU通訊協(xié)議，信號(hào)傳至站控管理層，對設(shè)備層的所有裝置進(jìn)行集中監(jiān)控。

    現(xiàn)場設(shè)備層

    現(xiàn)場設(shè)備層位于中低壓變配電現(xiàn)場，具體包括：智能電力儀表等智能監(jiān)控設(shè)備，負(fù)責(zé)采集電力現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，并將其發(fā)送給通訊管理層，同時(shí)也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊管理層下發(fā)的各類指令。

    本項(xiàng)目中的回路分為三種，一是進(jìn)線回路，二是重要的出現(xiàn)回路，第三種是普通的三相和單相出現(xiàn)回路。

    為滿足用戶提出的需求，需給進(jìn)線回路和重要的出線回路帶有諧波和全電量測量的三相四線智能電測儀表，經(jīng)權(quán)衡終選擇上海安科瑞電氣股份有限公司的ACR230ELH智能電測表，該儀表的功能特點(diǎn)為：

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；

        2．四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能累計(jì)；

        3．THDu、THDi、2—31次諧波分量；

        4．電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓電流不平衡度；

        5．電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量測量；4DI+3DO ；

        6．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議、DL/T645

    普通的三相出線只需測量全電量，所以本項(xiàng)目選擇安科瑞ACR120E即可滿足用戶需求，該儀表的功能特點(diǎn)是：

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能累計(jì)、大需量統(tǒng)計(jì)

        3．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議、DL/T645

    普通的單相出線回路只需測量全電量，所以本項(xiàng)目選擇安科瑞ACR10E即可滿足用戶需求，該儀表的功能特點(diǎn)是：

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議

    組網(wǎng)配置

5 參照標(biāo)準(zhǔn)

        GB2887-2000               《計(jì)算站場地技術(shù)要求》

        GB/T13729-2002            《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》

        DL/T 814-2002             《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

        DL/T634-2002              《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

        DL/T721-2000              《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》

        DL/T770-2001              《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

        GB/T50063-2008            《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

        GB-14285-2006             《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》

        GBJ232-2002               《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

        GB/T15145-2001            《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

        GB/50198-2011             《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

        GB/T17626.5               《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》

6 功能實(shí)現(xiàn)

    數(shù)據(jù)采集處理 

    Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因子、頻率、電能、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，重要回路的諧波棒圖等），將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示、或通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、諧波棒圖、功率因子上下限等），并對重要的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

    變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，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(jī)交互接口并實(shí)時(shí)刷新。

    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

    a 數(shù)據(jù)庫管理軟件采用主流的、通用、高性能的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫和企業(yè)級(jí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理軟件具備開放的、的和集成的信息管理方法，具備嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，可以按照不同的管理角色設(shè)置不同的操作密碼和口令，授予不同的數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限，提供數(shù)據(jù)庫實(shí)體存取審計(jì)機(jī)制，以便分角色地維護(hù)數(shù)據(jù)庫信息。  

    b 數(shù)據(jù)完備和是為關(guān)鍵的，提供多種保護(hù)機(jī)制，提供互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，提供從硬盤轉(zhuǎn)移到后端系統(tǒng)過程中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)。

    c 數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，能夠利用事務(wù)機(jī)制對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動(dòng)備份和記錄數(shù)據(jù)備份日志。提供數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫損壞的情況下能夠及時(shí)修復(fù)數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

    d 系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩部分，實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫處理能力要達(dá)到10萬點(diǎn)/秒以上的吞吐量，在1秒鐘內(nèi)存入所有采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)壓縮比要達(dá)到30：1以上，歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)保存期限不小于10年。

    趨勢曲線分析

    系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線接口分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

    報(bào)表管理

    系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式，系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。可自動(dòng)生成各種類型的實(shí)時(shí)運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動(dòng)生成電能的時(shí)、日、月、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時(shí)段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。

    事件記錄和故障報(bào)警

    系統(tǒng)可以設(shè)置在電能質(zhì)量事件發(fā)生時(shí)、測量值越限、設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)觸發(fā)報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)能夠進(jìn)行信息語音提示，自動(dòng)彈出報(bào)警畫面或觸發(fā)必要的操作，同時(shí)可以將報(bào)警信息通過、手機(jī)短信等方式通知相關(guān)人員。

    網(wǎng)頁瀏覽

    WEB瀏覽：系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用戶通過瀏覽器就可以訪問系統(tǒng)，可通過配置WEB服務(wù)器來滿足內(nèi)部局域網(wǎng)和外網(wǎng)的訪問需求。網(wǎng)絡(luò)流量不受限制，訪問速度10M/s以上，訪問終端數(shù)量不受限制，并且可在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問。

    用戶管理

    本軟件可對不同級(jí)別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級(jí)用戶輸入操作口令外，還需工程師級(jí)用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。

7 結(jié)束語

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師與中糧現(xiàn)場的軟件使用者細(xì)心溝通、精心交流之后，經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套電力監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果，滿足了用戶提出的需求。監(jiān)控系統(tǒng)對分散在各配電室內(nèi)的儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的人機(jī)界面操作系統(tǒng)，軟件報(bào)表直接嵌入用戶慣用的形式，使系統(tǒng)更具有人性化。本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，為中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司生產(chǎn)用電設(shè)備的，運(yùn)行和便捷的管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：

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(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4

3）《變配電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工程實(shí)例》 黃陽，智能建筑電氣技術(shù)，2006年7月第5卷第3期。