楊軍軍

安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801

摘要：本文介紹了安科瑞電力監控系統Acrel-2000在中糧糧油工業（重慶）10KV配電項目中的應用，是安科瑞為智能配電提供解決方案的經典案例之一。該系統實現了對分散在中糧糧油工業（重慶）有限公司廠區內三個低壓配電室和一個高壓變電站中的智能儀表數據的采集和上傳，并在值班室進行遠程的集中控制和用電管理。為中糧糧油工業（重慶）有限公司節能減排提供了有力的資料依據。

關鍵詞： 智能配電   電力監控   節能減排   中糧糧油    10KV配電

1 概述

        中糧糧油工業（重慶）有限公司隸屬于中糧集團（COFCO）。中糧集團成立于1949年，是中國最大的糧油食品進出口公司和實力雄厚的食品生產商，享譽國際糧油食品市場，在農產品貿易、生物能源開發、食品生產加工、地產、物業、酒店經營以及金融服務等領域成績卓著。中糧集團現擁有中國食品、中糧控股、蒙牛乳業等六家上市公司。“福臨門”食用油、“長城”葡萄酒、“金帝”巧克力、“蒙牛”牛奶、“凱萊”酒店、“亞龍灣”度假區等諸多耳熟能詳的知名品牌與服務組合，塑造了中糧集團高品質、高品位的市場聲譽。1994年以來，中糧集團一直位列《財富》世界500強企業。

2 項目概況

        中糧糧油工業（重慶）有限公司于2010年注冊成立，地處重慶市江津區德感工業園，占地面積200多畝。我公司是中糧集團有限公司子公司中糧控股油脂（香港）第二有限公司獨資興建的企業。總投資3000萬美元，注冊資本金為1500萬美元。公司主要生產“福臨門”食用油等農副產品，同時從事生物飼料、蛋白飼料的開發、生產與銷售。

中糧糧油工業（重慶）有限公司于2011年3月授權上海安科瑞電氣股份有限公司對其10KV配電工程進行智能化電力監控系統的開發和設計。監控系統的具體監控范圍是廠區內三個低壓配電室和一個高壓配電室，共計監控點數為105個。廠區配電示意圖如下所示：

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

3 用戶需求

        廠區配電中心為本項目提供一套高、低壓后臺監控系統，將廠區3臺變壓器的各主進線柜、出線柜、各低壓回路的開關配多功能智能儀表。能進行用電量計量；實時測量相電壓、線電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率等數據，能打印月度用電報表，并有歷史曲線的查詢（時間不小于30天）,重要回路需要對其諧波進行測量。各參數及數據通過RS485總線，通過網絡送至配電中心的電工值班室（后臺監控中心）。

        電力監控組態軟應具有方便、靈活的開發環境，提供各種工程、畫面模板， 高性能實時、歷史數據庫，支持報警、事件網絡數據斷線存儲，恢復功能；提供的報表操作函數集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，可以設計多套報表模板。電力監控組態軟件的運行系統由多個組件組成，包括：VIEW、DB、I/O等組件，所有運行系統的組件統一由安科瑞電力監控組態軟件進程管理器管理，進行啟動、停止、監視等操作。

        運行系統是用來運行由開發系統創建的畫面工程，主要完成HMI部分的畫面監控；區域實時數據庫DB是數據處理的核心，是網絡節點的數據服務器，運行時完成數據處理、歷史數據存儲及報警的產生等功能；IO程序是負責和控制設備通信的服務程序，支持多種通信方式的網絡，包括串口、以太網、無線通信等。

        WEB客戶服務（系統提供Web服務，客戶端可以在辦公室等其他場所通過IE瀏覽器查看電力監控現場畫面、查閱電能消耗統計報表等）。

4 項目的系統結構

        智能化配電監控系統是由智能測控裝置、網絡設備及計算機設備等互聯布局而成。系統因項目規模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層——網絡通訊層——現場設備層”的分層分布式設計思想。這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現的標準，在每層都能相對地完成監視控制功能，即可以實現遠方的監視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。Acrel-2000智能化配電監控系統在中糧糧油工業（重慶）10KV配電工程項目中的網絡拓撲結構如圖1所示。

圖1中糧糧油工業（重慶）系統網絡拓撲圖

        各個結構層的具體形式如下：

        主站層（站控管理層）

        中糧糧油工業（重慶）有限公司電力監控系統主站層位于總配電室旁邊的值班室內，電力監控系統主站層設備具體包括：Acrel-2000電力監控系統的后臺主機一套、打印機、UPS。負責將通訊管理層上傳的數據解包，進行集中管理和分析，執行相關操作，負責整個變配電系統的整體監控。

        通訊管理層（網絡通訊層）

        采用通訊管理機，處于通訊樞紐的地位，向上連接主站層，向下貫通現場設備層，是整體拓撲結構的關鍵環節，是智能配電系統運行的紐帶。智能監控設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行故障狀態信號和運行參數等信息通過通訊網絡上傳至主站，各通訊子站接收來自主站的遠程控制命令對該變配電站相應的配電設備進行控制。

        中糧糧油工業（重慶）電力監控系統網絡通訊層設備包括2個4口串口服務器，一套光電轉換器、一臺工業級網絡交換機，上行口為TCP/IP協議，下行口為MODBUS-RTU通訊協議，信號傳至站控管理層，對設備層的所有裝置進行集中監控。

        現場設備層

現場設備層位于中低壓變配電現場，具體包括：智能電力儀表等智能監控設備，負責采集電力現場的各類數據和信息狀態，并將其發送給通訊管理層，同時也作為執行單元，執行通訊管理層下發的各類指令。

本項目中的回路分為三種，一是進線回路，二是重要的出現回路，第三種是普通的三相和單相出現回路。

        為滿足用戶提出的需求，需給進線回路和重要的出線回路配備帶有諧波和全電量測量的三相四線智能電測儀表，經權衡最終選擇上海安科瑞電氣股份有限公司的ACR230ELH智能電測表，該儀表的功能特點為：

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；

        2．四象限電能計量、復費率電能累計；

        3．THDu、THDi、2—31次諧波分量；

        4．電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓電流不平衡度；

        5．電網電壓電流正、負、零序分量測量；4DI+3DO ；

        6．RS485接口、Modbus-RTU通訊協議、DL/T645

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

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．四象限電能計量、復費率電能累計、最大需量統計

        3．RS485接口、Modbus-RTU通訊協議、DL/T645

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

        1．全電量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．RS485接口、Modbus-RTU通訊協議

        組網配置

5 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》

6 功能實現

        數據采集處理 

        Acrel-2000型電力監控系統可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態（包括三相電壓、電流、功率、功率因子、頻率、電能、開關位置、設備運行狀態，重要回路的諧波棒圖等），將采集到的數據直接顯示、或通過統計計算生成新的直觀數據信息再顯示（總系統功率、諧波棒圖、功率因子上下限等），并對重要的信息進行數據庫存儲。

        實時數據顯示

        變配電系統具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網絡的接線情況；龐大的系統具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統具有空間地理平面的系統主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態，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交互接口并實時刷新。

        數據存儲

        a 數據庫管理軟件采用主流的、通用、高性能的專業實時/歷史數據庫和企業級關系數據庫相結合的方式保存數據，數據管理軟件具備開放的、全面的和集成的信息管理方法，具備嚴格的權限管理功能，可以按照不同的管理角色設置不同的操作密碼和口令，授予不同的數據庫訪問權限，提供數據庫實體存取審計機制，以便分角色地維護數據庫信息。  

        b 數據完備和安全是極為關鍵的，提供多種安全保護機制，提供互聯網的數據庫的數據加密技術，提供從硬盤轉移到后端系統過程中的數據加密技術，保障數據安全。

        c 數據庫提供數據保護技術，能夠利用事務機制對數據庫進行自動備份和記錄數據備份日志。提供數據修復技術，在數據庫損壞的情況下能夠及時修復數據，保持數據的完整性。

        d 系統提供實時數據庫和歷史數據庫兩部分，實時/歷史數據庫處理能力要達到10萬點/秒以上的吞吐量，在1秒鐘內存入所有采集點的數據，歷史數據庫的存儲壓縮比要達到30：1以上，歷史數據庫數據保存期限不小于10年。

        趨勢曲線分析

        系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調用相關回路實時曲線接口分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析。

        報表管理

        系統具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統可自動統計。可自動生成各種類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統記錄的所有數據值，自動生成電能的時、日、月、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；系統設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

        事件記錄和故障報警

        系統可以設置在電能質量事件發生時、測量值越限、設備狀態變化時觸發報警。系統報警時能夠進行信息語音提示，自動彈出報警畫面或觸發必要的操作，同時可以將報警信息通過email、手機短信等方式通知相關人員。

        網頁瀏覽

        WEB瀏覽：系統采用B/S架構，用戶通過瀏覽器就可以訪問系統，可通過配置WEB服務器來滿足內部局域網和外網的訪問需求。網絡流量不受限制，訪問速度10M/s以上，訪問終端數量不受限制，并且可在網絡內任一節點進行訪問。

        用戶管理

        本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。

7 結束語

        系統設計工程師與中糧現場的軟件使用者細心溝通、精心交流之后，經過科學的設計、安裝和調試，整套電力監控系統達到了預期的效果，滿足了用戶提出的需求。監控系統對分散在各配電室內的儀表進行數據采集、監控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的人機界面操作系統，軟件報表直接嵌入用戶慣用的形式，使系統更具有人性化。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，為中糧糧油工業（重慶）有限公司生產用電設備的安全，高效運行和便捷的管理提供了科學、準確的依據。

參考文獻：

1）上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.

2）電力電測數字儀表原理與應用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4

3）《變配電所計算機監控系統工程實例》 黃陽，智能建筑電氣技術，2006年7月第5卷第3期。

作者簡介：

楊軍軍，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電。Email: 2880157877@qq.com手機：15216816024  021-69151071 QQ:2880157877