貴州仁懷民用機(jī)場電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉丹 

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：介紹貴州仁懷民用機(jī)場航站區(qū)改擴(kuò)建工程配電工程的電力監(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(guān)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(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。

關(guān)鍵字：電力監(jiān)控系統(tǒng)；仁懷民用機(jī)場；Acrel-2000；智能電力儀表；

0 引言

        隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多新型、智能的用電設(shè)備涌入了人們的生活，但是各種設(shè)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(yán)重，這些問題不僅在一定程度上降低了設(shè)備的整體效率，還對整個(gè)供電系統(tǒng)的純凈度和穩(wěn)定性造成了影響，這是要關(guān)注并要解決的問題。

Acrel-2000是利用智能電力監(jiān)測裝置，結(jié)合現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)通信技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)，綜合構(gòu)成的電力監(jiān)控系統(tǒng)。采用分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對企業(yè)配電終端的管理，實(shí)現(xiàn)了對高低壓系統(tǒng)等設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控采集分析電力數(shù)據(jù)。

1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

        貴州仁懷民用機(jī)場為4C級支線機(jī)場，場址位于仁懷市茅臺鎮(zhèn)堯壩村和高大坪鎮(zhèn)銀水村附近，距市中心直線距離16公里。跑道長度2600米（預(yù)留400米），站坪機(jī)位4個(gè)（預(yù)留5個(gè)），航站樓15000平方米，配套建設(shè)通信、導(dǎo)航、氣象、供水、供電、供油、消防救援等輔助生產(chǎn)設(shè)施。

本項(xiàng)目通過對貴州仁懷民用機(jī)場改擴(kuò)建項(xiàng)目中配電房內(nèi)的綜保和多功能儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)處理后實(shí)時(shí)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(bào)表。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

    本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)場的配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)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(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示站內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)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(jié)構(gòu)

        貴州仁懷民用機(jī)場電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示：

        站控管理層管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計(jì)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(yùn)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(shè)備，如工業(yè)級計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

        通訊層使用的設(shè)備為串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的安科瑞ACR220EL儀表，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場配置居正的電能表，實(shí)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(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

        2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

        電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。把現(xiàn)場每個(gè)設(shè)備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入串口服務(wù)器，來實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。

本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為：每個(gè)配電房內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集箱，電力儀表通過RS485總線接入數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器，通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號，通過光纖傳輸?shù)街蛋嗍覂?nèi)，再通過值班室內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換器接入站控層內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。

        2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)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(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)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(guān)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(jìn)行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運(yùn)行故障等報(bào)警信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化要求，同時(shí)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(bào)表統(tǒng)計(jì)

        電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)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(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了負(fù)荷趨勢曲線。便于配電維護(hù)人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)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(shí)調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。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(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)置，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測配電情況，是否出現(xiàn)短路或者超負(fù)荷等情況，便于工作人員解決。

        2.3.4用戶權(quán)限管理

        電力監(jiān)控系統(tǒng)為了本項(xiàng)目系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理通過可靠的安全保障。

3 建設(shè)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(yīng)用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項(xiàng)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)在貴州仁懷民用機(jī)場航站區(qū)改擴(kuò)建工程的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對變電所10KV配電回路用電的實(shí)時(shí)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(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框及語音提示，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運(yùn)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(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。［2］   

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)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(jī)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?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電