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摘要：本文介紹山西晉城污水處理廠高低壓配電電能管理系統，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現場各回路的各種電參量和開關信號。系統通過現場總線進行現場采集設備的組網，組網后聯至通訊層設備將采集上來的數據遠傳至系統監控后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統實現污水處理廠電力能耗數據化管理、現場設備的遠程控制等功能，為污水處理廠設備監控，電能管理和節能降耗提供數據依據。
關鍵詞：污水處理廠 智能電力儀表 電能管理 遠程控制
前言
目前，供配電產業的發展及可靠性對國民經濟的發展起著舉足輕重的作用,全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。
安科瑞的Acrel-3000型電力監控系統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以為武漢重型機床集團提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。
系統概述
晉城污水處理廠是山西晉城市市政府為減少污染，美化環境而建立的。
上海安科瑞電氣股份有限公司承接晉城污水處理廠遠程自動抄表系統項目的設計與實施。采用Acrel-3000型電力監控系統，本監控系統的監控范圍：高壓配電室、低壓配電室1#、低壓配電室2#的電力儀表。其中高壓配電室微機保護為9臺，低壓配電室1#、2#有上海安科瑞電氣股份有限公司儀表共126臺。
客戶需求
高壓微機保護部分：對IA、IB、IC、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、P、Q、f、fs、PF的精準測量和保護電流Ia、Ib、Ic的監視，以及對正向kWh、反向kWh、正向kVarh、反向kVarh的計量。其中電壓、電流和功率因數的測量精度達到了0.2級，功率、電度的精度達到了0.5級，測頻偏差最大±0.01Hz。具有用于事故分析診斷的信息SOE記錄功能。
系統具有較強的人機接口、全漢化的友好界面，系統畫面、打印格式組態方便，用戶可自行生成新的界面或打印畫面。
全部功能通過綜合一體化系統來完成，各間隔層設備（微機保護裝置和電力參數采集儀）、通訊層和監控層設備間相互獨立，各間隔層設備的功能和可靠性不依賴于通訊或監控層設備。
高壓系統的所有信息都保存在微機綜合保護裝置中，便于故障錄波和事故追溯。
本系統通訊層實現通訊數據的傳輸、網絡和通訊規約的轉換，各種運行參數的本地保存，且掉電不丟失。當系統監控層工作站故障時，可存儲兩個周的監控參數，當工作站恢復時，能夠將數據批量上傳。
系統采用模塊化、分布式結構，所有間隔層設備都分散安裝在開關柜上，簡化二次系統結構。
參照標準
GB2887-2000 《計算站場地技術要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T634-2002 《遠動設備和系統傳輸規約基本遠動任務配套標準》
DL/T721-2000 《配電網自動化系統遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB/50198-2011 《監控系統工程技術規范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
軟件設計
按照晉城污水處理廠的實際需求和智能元器件的功能，完成系統的設計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；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；電能報表查詢與打印；歷史曲線，用戶權限管理、高壓遙控等主要功能。
整個系統采用網絡分布式結構，監控主機位于監控室內，系統采用開放的通訊協議，現場的微機保護和低壓智能電測儀表通過現場總線連接到監控主機的通訊擴展卡，然后將現場采集到的數據上傳至主機。
系統的結構
本系統采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
間隔層主要的設備為：電力儀表、開關量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場總線組網通訊，實現數據采集。
中間層主要為：串口擴展卡，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU開放式通訊協議。
系統的主要功能
一、數據采集與處理
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。
數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。
二、人機交互
系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，配電系統電氣一次主接線圖，顯示設備狀態及實時運行參數；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；報警記錄顯示等。
1、高壓一次圖：
高壓一次圖為系統主監控畫面，主要實時監測高壓回路的運行狀態，重要的電參量等。界面上各回路一次圖顯示紅色代表合閘，綠色代表分閘。
2、高壓光子牌
顯示微機保護裝置上電、裝置掉電、裝置復位、信號復歸、遙控操作、就地操作、修改保護定值、裝置自檢錯誤、裝置超溫等信號，信號跳變時伴隨聲光報警。
3、低壓一次圖
實時顯示低壓進線回路，電容補償、出線回路的合分閘情況，實時刷新負載、電流、電壓、功率等的實時值。
4、電能報表
此電能報表支持手動輸入時間查詢任何時段和任何回路的耗電量。同一變壓器下的出線回路安排在同一個電能報表內，便于管理人員的統計管理。系類報表可設計成用戶慣用的電能報表格式，以延續工作人員的工作風格。
三、故障報警及事故追憶
在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間、地點、回路名稱、值班人員等信息，以便用戶查詢，追憶故障原因。
四、用戶權限管理
可根據買方要求添加和刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。
總結
本系統在軟件功能和界面友好成都等方面都達到了客戶的要求，順利通過了項目的驗收。通過監控系統實現了控制各種儀表；實現對配電室數據采集、監控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統和簡易的操作，使系統更具有人性化。而且，本系統采用組態軟件，減少了電力設備狀態監視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經濟效益。為電力系統的生產運行和管理提供了科學、準確的依據。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南中國電力出版社 2007.4
朱立泉變配電系統的智能管理系統分析 智能建筑電氣技術 2007年第1卷第4期
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