安科瑞电能管理系统在污水处理厂应用

罗帅 杨兴媚

江苏安科瑞电器制造有限公司 江阴

摘要：本文介绍山西晋城污水处理厂高低压配电电能管理系统，采用智能电力仪表和微机保护采集配电现场各回路的各种电参量和开关信号。系统通过现场总线进行现场采集设备的组网，组网后联至通讯层设备将采集上来的数据远传至系统监控后台，通过Acrel-3000型电能管理系统实现污水处理厂电力能耗数据化管理、现场设备的远程控制等功能，为污水处理厂设备监控，电能管理和节能降耗提供数据依据。

关键词：污水处理厂 智能电力仪表 电能管理 远程控制 

0 前言

        目前，供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用,全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。

        安科瑞的Acrel-3000型电力监控系统软件借助了计算机、通讯设备、计量保护装置等，为系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台。该电力监控系统可以为武汉重型机床集团提供“监控一体化”的整体解决方案，主要包括实时历史数据库AcrSpace、工业自动化组态软件AcrControl、电力自动化软件AcrNetPower等。 

1 系统概述       

晋城污水处理厂是山西晋城市市政府为减少污染，美化环境而建立的。上海安科瑞电气股份有限公司承接晋城污水处理厂远程自动抄表系统项目的设计与实施。采用Acrel-3000型电力监控系统， 本监控系统的监控范围：高压配电室、低压配电室1#、低压配电室2#的电力仪表。其中高压配电室微机保护为9台，低压配电室1#、2#有上海安科瑞电气股份有限公司仪表共126台。

 2 客户需求

        高压微机保护部分：对IA、IB、IC、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、fs、PF的精准测量和保护电流Ia、Ib、Ic的监视，以及对正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的计量。其中电压、电流和功率因数的测量达到了0.2级，功率、电度的达到了0.5级，测频偏差±0.01Hz。具有用于事故分析诊断的信息SOE记录功能。

        系统具有较强的人机接口、全汉化的友好界面，系统画面、打印格式组态方便，用户可自行生成新的界面或打印画面。

        全部功能通过综合一体化系统来完成，各间隔层设备（微机保护装置和电力参数采集仪）、通讯层和监控层设备间相互独立，各间隔层设备的功能和可靠性不依赖于通讯或监控层设备。

        高压系统的所有信息都保存在微机综合保护装置中，便于故障录波和事故追溯。

        本系统通讯层实现通讯数据的传输、网络和通讯规约的转换，各种运行参数的本地保存，且掉电不丢失。当系统监控层工作站故障时，可存储两个周的监控参数，当工作站恢复时，能够将数据批量上传。

        系统采用模块化、分布式结构，所有间隔层设备都分散安装在开关柜上，简化二次系统结构。 

3 参照标准       

        GB2887-2000         《计算站场地技术要求》

        GB/T13729-2002   《远动终端通用技术条件》

        DL/T 814-2002       《配电自动化系统功能规范》

        DL/T634-2002        《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》

        DL/T721-2000        《配电网自动化系统远方终端》

        DL/T770-2001        《微机变压器保护装置通用技术条件》

        GB/T50063-2008   《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

        GB-14285-2006     《继电保护和安全自动装置技术规程》

        GBJ232-2002         《建筑电气工程施工质量验收规范》

        GB/T15145-2001   《微机线路保护装置通用技术条件》

        GB/50198-2011     《监控系统工程技术规范》

        GB/T17626.5          《浪涌（冲击）抗扰度试验》

 4 软件设计

        按照晋城污水处理厂的实际需求和智能元器件的功能，完成系统的设计，主要功能为：主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录，系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；历史曲线，用户权限管理、高压遥控等主要功能。

        整个系统采用网络分布式结构，监控主机位于监控室内，系统采用开放的通讯协议，现场的微机保护和低压智能电测仪表通过现场总线连接到监控主机的通讯扩展卡，然后将现场采集到的数据上传至主机。

 5 系统的结构

        本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示： 

        
         间隔层主要的设备为：电力仪表、开关量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场总线组网通讯，实现数据采集。

        中间层主要为：串口扩展卡，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

        站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

        以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU开放式通讯协议。 

6 系统的主要功能 

一、数据采集与处理

        数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。

        数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

二、人机交互 

       系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，配电系统电气主接线图，显示设备状态及实时运行参数；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；报警记录显示等。

1、   高压图： 

        高压图为系统主监控画面，主要实时监测高压回路的运行状态，重要的电参量等。界面上各回路图显示红色代表合闸，绿色代表分闸。

2、高压光子牌
 

         显示微机保护装置上电、装置掉电、装置复位、信号复归、遥控操作、就地操作、修改保护定值、装置自检错误、装置超温等信号，信号跳变时伴随声光报警。

3、低压图
 

         实时显示低压进线回路，电容补偿、出线回路的合分闸情况，实时刷新负载、电流、电压、功率等的实时值。

4、电能报表
 

         此电能报表支持手动输入时间查询任何时段和任何回路的耗电量。同一变压器下的出线回路安排在同一个电能报表内，便于管理人员的统计管理。系类报表可设计成用户惯用的电能报表格式，以延续工作人员的工作风格。  

三、故障报警及事故追忆

        在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间、地点、回路名称、值班人员等信息，以便用户查询，追忆故障原因。
 

 四、用户权限管理

        可根据买方要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。 

7 总结 

       本系统在软件功能和界面友好成都等方面都达到了客户的要求，顺利通过了项目的验收。通过监控系统实现了控制各种仪表；实现对配电室数据采集、监控和管理；同时具备报警处理等功能。友好的界面操作系统和简易的操作，使系统更具有人性化。而且，本系统采用组态软件，减少了电力设备状态监视对人力依赖，降低了人力的成本，提高了经济效益。为电力系统的生产运行和管理提供了科学、准确的依据。 

 参考文献 

       任致程、周中编著 电力电测数字仪表原理与应用指南 中国电力出版社 2007.4       

       朱立泉 变配电系统的智能管理系统分析 智能建筑电气技术 2007年第1卷第4期 

作者简介:罗帅 男 （1984年 —） 本科     

              杨兴媚  （1988-），女，本科，江苏安科瑞电器制造有限公司，技术工程师，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统， QQ:2880157875