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摘要：為提高電力系統的可靠性，對于焦作開元化工電能管理系統提出了光纖組網和屏蔽雙絞線直接連接混合的方式：把儀表、組態軟件與網絡設備連接起來。該系統中硬件電路部分組裝在開關柜中，監控軟件通過組態軟件開發設計，可顯示電力系統配置及各種電氣參數，實現配電室數據采集、監控和電能管理。整個系統集成度高，可滿足焦作開元化工電能管理系統分散化、網絡化、智能化的要求。
關鍵詞：智能儀表 組態軟件 網絡設備 開元化工
0 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。
安科瑞開發的Acrel-3000型電能管理系統軟件借助計算機、通訊裝置、計量保護裝置等設備，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。該電能管理系統為焦作煤業開元化工提供“監控一體化”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。
1 項目概述
焦作煤業集團是河南煤化集團主要成員企業之一。至今已經具有112年的開采歷史。礦區地處河南省西北部，橫跨洛陽、濟源、焦作、新鄉四個地市，是我國六大無煙煤生產基地之一，也是全國最早運用現代技術開采的四大煤礦之一。焦作開元化工是河南煤化集團下的一個化工企業。
本項目針對現場3個低壓配電室(A、B、C)內安裝的100只左右電力儀表。監控室在A配電室內，B配電室距離A配電室200米左右，儀表為20只左右。另一個C配電室距離A配電室600米左右，儀表為40只左右。
上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年4月承接了焦作開元化工遠程自動抄表系統項目的設計與實施。項目采用Acrel-3000型電能管理系統，實現對焦作開元化工的燒堿變、中控中化樓、公用變等三個配電房的若干個回路進行監控；監測范圍為低壓配電柜及高壓配電柜。
2 客戶需求
廠區配電中心提供一套電能管理系統，雙機同步顯示；將廠區各變壓器的主進線柜、出線柜、各低壓回路配多功能智能儀表，接至監控后臺。系統能監控分時計量尖峰、峰、平、谷電量；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）。各參數及數據通過網絡送至配電中心的電工值班室（后臺監控中心）。
電能管理組態軟應具有方便、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；提供報表操作函數集、支持復雜腳本控制，其中包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，設計多套報表模板。
3 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》
4 系統的結構
本系統采用分層分布式計算機網絡結構，即站控管理、網絡通信層和現場設備層，如下圖所示：
5 組網方案設計：
1、配電室A、B用雙絞線直接連接到通訊服務器。配電室A、B共有儀表80只左右，采用一臺4口通訊服務器。
2、配電室C距離較遠，考慮干擾，采用光纖連接。采用一臺4口通訊服務器。
3、儀表之間采用屏蔽線連接。
4、監控室根據客戶要求采用雙機（研華工控機）。
5、所需硬件：工業主機 （2臺）、顯示器（2臺）、Acrel-3000電能管理軟件（2套）、UPS電源（2臺）、打印機（2臺）、操作臺（1臺）、通訊機柜（2套）、通訊服務器（2臺）、屏蔽 線（1千米）、光纖(800米)、光電轉換（2個）、開關電源（2臺）、交換機(1臺)。
6 系統的主要功能
6.1數據采集與處理
數據采集是配電監控系統的基礎，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將采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，滿足配電監控系統的自動化、智能化要求，同時把采集到的數據存儲至數據庫并供用戶查詢。
6.2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。
a、高壓一次圖界面：
界面顯示母線電壓、各個高壓回路電流值。紅色表示回路處于閉合狀態。并可顯示各高壓回路的核心電參數，要觀察高壓回路的詳細電參量，點擊對應回路的詳細電參量按鈕即可查看該回路的詳細電參量數據。
b、低壓一次圖界面：
模擬顯示現場的實際配電情況，包括中控中化樓配電一次系統圖、公用變配電一次系統圖、燒堿變配電一次系統圖。一次圖中可顯示各個回路的遙測值，如電壓、電流、功率、電能等。
各回路詳細參數如下圖：
主進線、高壓部分含有諧波和復費率計量功能。界面顯示2-31次電壓、電流諧波含量，報表、棒圖直觀、明了。
c、曲線界面：
界面內的功能按鈕包括時間間隔的選擇、刷新曲線、搜索曲線、曲線在顯示界面里的左右移動以及電流曲線位置的調整。電流在趨勢圖中位置的調整分為5檔（0.5倍、原始倍數、2倍、4倍、0.1倍），用戶可以根據查詢電流的大小，選擇適當的量程。
d、報表界面：
報表部分包括電參量報表和電能報表。電量報表可以查詢任意時刻回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素等全電量的值。電能報表支持手動輸入時間查詢任意時間段的用電量。
e、報警界面：
報警菜單欄下有4個功能按鈕，分別為實時遙測量報警、歷史遙測報警信息、實時遙信報警，歷史遙信報警信息。具備實時報警信息和歷史報警信息查詢功能。報警界面內提示的內容包括報警時間、回路名稱、報警內容、報警限值以及當值人員等。
最后是用戶管理窗口，窗口內包括用戶登錄、注銷、密碼修改和添加刪除功能按鈕，也可以根據用戶的級別設置不同的權限。
f、部門棒圖界面：
部門日/月棒圖：選擇每個分部門回路，可查詢以任意時刻為起始時間的30天電能棒圖。
g、直流屏界面：
查詢直流屏各電參量的值，如主入電壓、備入電壓、母線電壓、母線電流、電池電壓、電池電流等。
h、故障報警及事故追憶
在配電系統發生運行故障時，會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，以被用戶查詢、追憶故障原因。
6.3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，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。
7 結束語
過去配電室內的電力儀表都是“各自為政”，各類通訊協議的系統無法實現數據共享。這不符合電氣值班人員精簡和系統集中監控的發展。焦作開元化工通過上位機電能管理軟件，讀取配電室各儀表的信息，實現監控主機對配電室內電力儀表的集中監控。可以了解到整個工廠的電力系統狀況，這對電力系統事故狀態下的調度指揮也很有益處。
8總結
經過科學的設計、安裝和調試，整套系統達到了預期的功能。通過監控系統實現對各種儀表的控制；實現對配電室的數據采集、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，本系統將硬件設備組裝在自行設計的通用開關柜中，實現集中管理，同時也便于系統的維護與更換，提高產品的模塊化、標準化、層次化，便于系統的擴展。采用電能管理系統，減少了電力設備狀態監視對人力的依賴，降低人力成本，提高經濟效益，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
[1] 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
[2] 周中 安科瑞電力監控組態軟件在配電系統中的應用
[3] 馮國華 監控組態軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.
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