東莞虎門港電力監(jiān)控系統(tǒng)
韓來發(fā)
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
【摘要】：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟、智能電力儀表的應(yīng)用，電力系統(tǒng)監(jiān)控已進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的時代。本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表（PZ80-E4/K）的Acrel-2000電力監(jiān)測軟件在東莞虎門港碼頭配電監(jiān)控中的應(yīng)用。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電力監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】：碼頭變配電；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電力監(jiān)控
1 項目概況
東莞虎門碼頭7#、8#泊新建工程總投資6.61億元，占地面積約726.53畝，岸線長度578米，建設(shè)2個3萬噸級多用途泊位（水工結(jié)構(gòu)按5萬噸級設(shè)計），設(shè)計年吞吐量為件雜貨120萬噸及集裝箱10萬TEU，是廣東省標(biāo)志性工程。
整個碼頭的配電系統(tǒng)共分3個配電區(qū)域，分別為1#高低壓變配電所、2#高低壓變配電所、3#高低壓變配電所。另外整個配電系統(tǒng)還設(shè)計了5個箱變對電動輪胎吊車及空調(diào)進(jìn)行供電。各個變電所及箱變分散的分布于整個碼頭,整個配電系統(tǒng)共計450多個低壓饋出回路；20多個中壓饋出回路，所有回路均安裝網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表PZ80-E4/KC；10KV進(jìn)出線及母聯(lián)柜安裝微機綜合保護(hù)裝置，對整個配電系統(tǒng)的運行進(jìn)行監(jiān)測及保護(hù)。
2 用戶需求
配電室之間及各箱變相對較分散，為了便于對整個配電系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，碼頭供電系統(tǒng)要求設(shè)立一套穩(wěn)定可靠的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對碼頭高桿等按照時間段以及人工操作等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時實現(xiàn)對整個碼頭各個用電環(huán)節(jié)的用電情況進(jìn)行監(jiān)測。
3 設(shè)計方案
3.1 主要設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)
l IEC870-1 《遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)總則一般原理和指導(dǎo)性規(guī)范》
l IEC870-4 《遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)性能要求》
l IEC870-5 《遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約》
l DL 448-91 《電能計量裝置管理規(guī)程》
l ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
l GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)設(shè)計了一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層。
現(xiàn)場設(shè)備為采集現(xiàn)場各回路電力系統(tǒng)運行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態(tài)以及故障等開關(guān)量狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò)管理層主要包括通訊管理機、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、交換機等，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳及指令的下達(dá)；監(jiān)控管理層為整個系統(tǒng)的核心，所有數(shù)據(jù)的存儲、電力系統(tǒng)的運行狀況的顯示、控制指令的下達(dá)均通過該部分完成。
主要功能為一次主接線圖界面顯示；事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷查詢、用戶權(quán)限管理等主要功能；遙測信息報表查詢，高桿燈遠(yuǎn)程控制，斷路器分合閘狀態(tài)指示等。
整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1
整個系統(tǒng)的監(jiān)控中心位于3#配電室二樓值班室，數(shù)據(jù)采集主要分為3部分，分別為1#配電室、2#配電室、3#配電室，其中5#箱變電力儀表、2#配電室電力儀表均通過屏蔽雙絞線以485總線方式將信號傳輸至2#配電室通訊控制箱內(nèi)的智能通訊管理機；1#、2#、3#、4#箱變以及1#配電室電力儀表信號通過485總線方式傳輸至1#配電室通訊控制箱內(nèi)的通訊管理機。3#配電室電力儀表信號通過485總線方式傳輸至3#配電室通訊控制箱內(nèi)的智能通訊管理機。所有智能通訊管理機均通過光纖及光電轉(zhuǎn)換器連接，組建成碼頭小型局域網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)的傳輸。
3.3 軟件設(shè)計
Acrel-2000電力監(jiān)控軟件是對現(xiàn)場儀表電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與電能數(shù)據(jù)管理的軟件，系統(tǒng)為智能化網(wǎng)絡(luò)能源管理系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)、通訊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)值處理等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。軟件組態(tài)靈活、實用性強、操作簡單、易于維護(hù)和擴展性強。它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，能夠滿足企業(yè)節(jié)能的要求，而且可利用網(wǎng)絡(luò)通訊和IT信息處理技術(shù)，的加強碼頭的內(nèi)部管理，提升碼頭的科學(xué)管理決策速度和準(zhǔn)確度。
系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進(jìn)行設(shè)計，并實現(xiàn)了配電監(jiān)測、高桿燈控制、遠(yuǎn)程抄表、電能報表、趨勢曲線、事件及報警等功能。
圖2所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測界面，實時顯示3#配電室各回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及當(dāng)前該回路斷路器分、合閘狀態(tài)、設(shè)備通訊報警、負(fù)荷越限報警等。并彈出報警提出對話框，提醒值班人員及時處理故障，降低事故發(fā)生率。
圖2 配電監(jiān)測
本系統(tǒng)實現(xiàn)對虎門港碼頭32桿高桿燈（64只燈泡）進(jìn)行遠(yuǎn)程定時及手動控制，在正常情況下，系統(tǒng)將會按照管理員所設(shè)定時間對高桿燈自動進(jìn)行點亮及熄滅操作，提高了碼頭照明的及時性、同步性、合理性；同時系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程手動控制，避免了因天氣多變帶來的碼頭照明問題，提高了操作的靈活性，大大降低了電能的浪費，保證了資源的合理利用。圖3為高桿燈控制畫面。
圖3 高桿燈定時控制
圖4所示為電能匯總報表，列出各回路電能數(shù)據(jù)，方便客戶查詢和打印。根據(jù)業(yè)主需求可以查看日報表，月報表，年報表。清晰了解各用電單位在某一時間段內(nèi)的用電狀況，為決策層節(jié)能減排提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
圖4 電能管理
負(fù)荷趨勢曲線提供了某一段時間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢，方便管理員掌握用電設(shè)備的運行狀況，對存在故障隱患的設(shè)備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)。如圖5所示：
圖5 趨勢分析
項目實施過程中遇見問題
整個項目實施過程中箱式變電站距離各變電所約100米距離，所有通訊線纜均走室外地溝，由于廣東當(dāng)?shù)叵奶焯鞖舛嘧儯子晏鞖廨^多，因此在線纜鋪設(shè)過程中，要注意對線纜的保護(hù)，屏蔽層需可靠接地，智能通訊管理機需加設(shè)防雷措施。因箱變變壓器溫控儀輸出信號較弱，且傳輸距離較遠(yuǎn)，在信號傳輸時，需加配中繼器，放大傳輸信號，使信號傳輸更加安全可靠。
結(jié)束語
整個項目的實施持續(xù)了3個多月的時間，從線纜的鋪設(shè)到通訊網(wǎng)絡(luò)的建立直到zui終整個系統(tǒng)的建成經(jīng)歷了多重考驗。在系統(tǒng)成功運行了半年多時間后，大大降低了現(xiàn)場工作人員頻繁往返于碼頭各用電現(xiàn)場，提高了工作效率，降低了人工成本；同時對該企業(yè)的節(jié)能減排做出了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，為進(jìn)一步降低碼頭運行成本提供了保障。
參考資料
[1]《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
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