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糧食儲備庫電力配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時(shí)間：2023-03-29點(diǎn)擊次數(shù)：1161次

任運(yùn)業(yè)

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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與處理、數(shù)據(jù)庫的建立

與維護(hù)、報(bào)警處理、畫面生成及顯示、在線計(jì)算及制表及系統(tǒng)自診斷，以及主要技術(shù)指標(biāo)等

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng)；基本功能；技術(shù)指標(biāo)

1 概述

供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用，全國各地重點(diǎn)工程項(xiàng)目急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實(shí)時(shí)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(shè)是為了提高變配電電網(wǎng)的管理水平，迅速而準(zhǔn)確地獲得變配電站運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息，完整地掌握變配電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變配電站運(yùn)行的故障，并做出相應(yīng)的決策和處理，同時(shí)可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)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(shí)間，實(shí)現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理。

2 項(xiàng)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(xiàng)目包括30萬t糧食淺圓倉倉儲設(shè)施、配套的接收發(fā)放設(shè)施、生產(chǎn)輔助設(shè)施、生活設(shè)施等。預(yù)留12萬t大豆倉儲設(shè)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(xiàng)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(fù)責(zé)新建項(xiàng)目負(fù)荷外，同時(shí)負(fù)責(zé)原有變配電間、油加工區(qū)、油罐區(qū)附設(shè)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(shè)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(shè)式變配電間。

2.2 負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)庫區(qū)的總體規(guī)劃，負(fù)荷的分布，以及近期、遠(yuǎn)期的發(fā)展需求等因素進(jìn)行詳細(xì)分析、計(jì)算，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，在庫區(qū)設(shè)10kV總變電所一座、原有變配電間一座、附設(shè)式變配電間兩座。

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

油加工附設(shè)式變配電間貼建于預(yù)處理車間首層外墻，負(fù)責(zé)油加工區(qū)等子項(xiàng)供電。

油罐區(qū)附設(shè)式變配電間貼建于油泵房首層外墻，負(fù)責(zé)油灌區(qū)等子項(xiàng)供電。

原有變配電間經(jīng)改造增容后負(fù)責(zé)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(jī)容量9781.3kW,總計(jì)算容量為2697.8kW,視在容量為2900kVA。根據(jù)負(fù)荷計(jì)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(jìn)線方式，10kV雙回路供電，主結(jié)線采用單母線設(shè)計(jì)，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(yùn)行方式，當(dāng)其中一段發(fā)生故障時(shí)母聯(lián)手動投入。進(jìn)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(jìn)線電源并列運(yùn)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(hù)型式統(tǒng)一采用TN-C-S系統(tǒng)。

總變電所10kV高壓開關(guān)柜選用手車柜，配備真空斷路器，彈簧操作機(jī)構(gòu)。低壓柜均選用BLOKSET-D開關(guān)柜，主進(jìn)用斷路器選用框架智能型，其他出線斷路器選用高分?jǐn)嗄芰嗦菲?。為操作方便，所有容量大?00A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(shè)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(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)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?cái)?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?jì)算機(jī)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(dú)立，不相互影響，功能上不依賴于站控后臺計(jì)算機(jī)。

站控層設(shè)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(biāo)、/標(biāo)準(zhǔn)鍵盤。間隔層分散安裝在變配電間開關(guān)柜上，提供CSC系列微機(jī)綜保裝置來完成對設(shè)備的保護(hù)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(shí)時(shí)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(guān)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(guān)量):斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號、繼電保護(hù)裝置和安全自動裝置動作及報(bào)警信號、運(yùn)行監(jiān)視信號等。

4.1.2 采集信號的處理

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集按電氣設(shè)備間隔單元(線路、母線、母聯(lián)、分段、主變、無功設(shè)備等)劃分，每個測控單元為一個相對獨(dú)立的智能小系統(tǒng)，對所采集的輸入量進(jìn)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(diǎn)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(jì)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(guān)量)輸入：通過無源接點(diǎn)輸入；斷路器、隔離開關(guān)等要進(jìn)行控制的設(shè)備，取雙位置接點(diǎn)信號。

4.2 數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)

4.2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫

裝入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其數(shù)值根據(jù)運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)變化而不斷更新，記錄著被監(jiān)控設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。實(shí)時(shí)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(hù)

數(shù)據(jù)庫便于擴(kuò)充和維護(hù)，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(jī)交互方式對數(shù)據(jù)庫中的各個數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行修改和增刪?？煞奖愕亟换ナ讲樵兒驼{(diào)用，其響應(yīng)時(shí)間滿足工程要求。

4.3 報(bào)警處理

報(bào)警處理分兩種方式，一種是事故報(bào)警，另一種是預(yù)告報(bào)警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號。后者包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息，模擬量越限/復(fù)限、計(jì)算機(jī)站控系統(tǒng)的各個部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。

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

4.4 事件順序記錄

當(dāng)變電所一次設(shè)備出現(xiàn)故障發(fā)生短路時(shí)，引起繼電保護(hù)動作、開關(guān)跳閘，事件順序記錄功能將事件過程中各設(shè)備動作順序，帶時(shí)標(biāo)記錄、存儲、顯示、打印，生成事件記錄報(bào)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(shí)標(biāo)及時(shí)送往調(diào)度主站。

事故追憶間隔可人工設(shè)置，事故追憶的觸發(fā)可以是開關(guān)的事故跳閘或人工觸發(fā)。事故追憶時(shí)的模擬量變化能用曲線進(jìn)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(shí)可用漫游和縮放方式);分區(qū)及單元結(jié)線圖；實(shí)時(shí)及歷史曲線顯示；間隔單元及全所報(bào)警顯示圖；監(jiān)控系統(tǒng)配置及運(yùn)行工況圖；報(bào)告顯示(包括報(bào)警、事故和常規(guī)運(yùn)行數(shù)據(jù));操作票顯示；日歷、時(shí)間和安全運(yùn)行天數(shù)顯示。

4.5.2 輸出方式

電氣主接線圖中應(yīng)包括電氣量實(shí)時(shí)值，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、潮流方向，開關(guān)、刀閘、地刀位置，“就地/遠(yuǎn)方"轉(zhuǎn)換開關(guān)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(jì)算及制表

4.6.1 在線計(jì)算

交流采樣后計(jì)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(shí)間。

電度累計(jì)值和分時(shí)段值(時(shí)段可任意設(shè)定)。

變電所送入、送出負(fù)荷及電量平衡率。

主變壓器的負(fù)荷率及損耗。

斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)、停用時(shí)間、月及年運(yùn)行率等。

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

4.6.2 報(bào)表

實(shí)時(shí)值表、正點(diǎn)值表、電能量表、報(bào)警記錄一覽表、微機(jī)保護(hù)配置定值一覽表、自診斷報(bào)告。

4.7 人-機(jī)

人-機(jī)是值班員與計(jì)算機(jī)對話的窗口，值班員可借助鼠標(biāo)或鍵盤方便地在屏幕上與計(jì)算機(jī)對話。人-機(jī)包括：調(diào)用、顯示和拷貝各種圖形、曲線、報(bào)表；發(fā)出操作控制命令；各種應(yīng)用程序的參數(shù)定義和修改；報(bào)警確認(rèn)，報(bào)警點(diǎn)的退出/恢復(fù)；運(yùn)行文件的編輯、制作。

4.8 系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能在線診斷各軟件和硬件的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及故障時(shí)能及時(shí)顯示和打印報(bào)警信息，并在運(yùn)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(shè)備、測控單元、I/O采集模塊等的故障；外部設(shè)備、電源、系統(tǒng)時(shí)鐘同步、網(wǎng)絡(luò)通信及接口設(shè)備、軟件運(yùn)行異常、與遠(yuǎn)方調(diào)度中心數(shù)據(jù)通訊及遠(yuǎn)動通道故障；網(wǎng)控狀態(tài)監(jiān)視。

4.8.2 設(shè)備自恢復(fù)的內(nèi)容

當(dāng)軟件運(yùn)行異常時(shí)，自動恢復(fù)正常運(yùn)行。

當(dāng)軟件發(fā)生死鎖時(shí)，自啟動并恢復(fù)正常運(yùn)行。

當(dāng)設(shè)備有冗余配置時(shí)，在線設(shè)備發(fā)生軟、硬件故障時(shí)，能自動切換到備用設(shè)備上運(yùn)行。

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

5 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

5.1系統(tǒng)指標(biāo)

模擬量測量綜合≤0.2%;

電網(wǎng)頻率測量≤0.01Hz;

模擬量刷新周期≤3s;

數(shù)字量響應(yīng)時(shí)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(shí)間≤1s;

畫面調(diào)用響應(yīng)時(shí)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(biāo)

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

負(fù)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(shí)間：遙控(包括返送校核)命令傳送時(shí)間≤3s。

GPS對時(shí)精度：站級工作主站間1ms;間隔層測控裝置1ms。

測控網(wǎng)負(fù)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(shè)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(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)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(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)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(yīng)用電力自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等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(shí)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(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

6.2 應(yīng)用場所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)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(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

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(shè)計(jì)，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。