石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計及應用

劉丹 

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：介紹石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關鍵字：電力監(jiān)控系統(tǒng)；石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園；污水處理廠；Acrel-2000；智能電力儀表； 

0 引言

        隨著數(shù)字化技術的不斷發(fā)展，越來越多新型、智能的用電設備涌入了人們的生活，但是各種設備引起的電磁干擾問題也隨之而來，例如電壓突變、頻率偏差等，電壓不平衡度、諧波干擾等電能質(zhì)量問題也越發(fā)嚴重，這些問題不僅在一定程度上降低了設備的整體效率，還對整個供電系統(tǒng)的純凈度和穩(wěn)定性造成了影響，這是要關注并要解決的問題。

        Acrel-2000是利用智能電力監(jiān)測裝置，結合現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)通信技術，運用計算機和軟件技術，綜合構成的電力監(jiān)控系統(tǒng)。采用分布式的網(wǎng)絡結構，實現(xiàn)了對企業(yè)配電終端的管理，實現(xiàn)了對高低壓系統(tǒng)等設備的實時監(jiān)控采集分析電力數(shù)據(jù)。

1 項目概述及建設目標

        石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園位于四川省簡陽市石盤鎮(zhèn)，產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃面積約8平方公里，產(chǎn)業(yè)規(guī)劃為食品、醫(yī)藥。目前共有28個項目入駐，已建成投產(chǎn)的有四川月海食品、四川華派生物制藥等8戶企業(yè)。四川廣德成、潤華等7個食品生產(chǎn)項目，匯宇制藥、久真堂中藥飲片等3個醫(yī)藥項目正加快建設。

        本項目為石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠的電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過對污水處理廠配電房內(nèi)的綜保和多功能儀表進行實時數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)處理后實時顯示一次圖狀態(tài)以及各用電回路的電壓、電流、功率等信息，利用各回路的用電量定制電能報表。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計

        在監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結構、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監(jiān)控設備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

        本項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對配電回路的實時監(jiān)控，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)還具備網(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示站內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當站內(nèi)電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關人員分析站內(nèi)各部分的用電狀況，使站內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證站內(nèi)人員的生命安全，提高車站工作人員的工作效率。

        2.1 系統(tǒng)結構

        石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠電力監(jiān)控系統(tǒng)建設采用分層分布式結構，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層、現(xiàn)場設備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖所示：

        站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

        通訊層使用的設備為串口服務器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。

現(xiàn)場設備層主要是連接于網(wǎng)絡中用于電參量采集測量的綜保和儀表，現(xiàn)場采用的綜保為安科瑞的AM5系列，多功能儀表采用的是安科瑞的ACR儀表，這些設備也是構建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。多功能儀表實現(xiàn)低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測，并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)測。

        2.2 網(wǎng)絡設計

        電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。把現(xiàn)場每個設備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入串口服務器，來實現(xiàn)與主機的傳遞。

本項目的網(wǎng)絡設計為：現(xiàn)場的綜保和多功能儀表通過RS485總線接入通訊內(nèi)的串口服務器，再通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸究貙觾?nèi)的監(jiān)控主機。

        2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設計

        系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設計，并實現(xiàn)了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(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打??；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

        2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

        數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進行采集，開關量的采集則主要是對斷路器的工作狀態(tài)，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)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(jiān)控的自動化化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

        2.3.2數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計

        電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

        2.3.3電流曲線查詢

        電力監(jiān)控系統(tǒng)對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了負荷趨勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調(diào)整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數(shù)據(jù)進行記錄存儲。電力監(jiān)控系統(tǒng)能通過管理人員對電壓、電流及功率的設置，從而實時監(jiān)測配電情況，是否出現(xiàn)短路或者超負荷等情況，便于工作人員解決。

        2.3.4通訊示意圖

        系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。

3建設電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

        隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、工業(yè)企業(yè)等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在石盤食品醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)園污水處理廠的應用，可以實現(xiàn)對配電房內(nèi)的配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟效益。   

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2] .周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電能管理與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：

劉丹，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(wǎng)供配電