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東莞虎門港電力監控系統
韓來發
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
【摘要】：隨著電力工業的快速發展、計算機網絡技術的成熟、智能電力儀表的應用，電力系統監控已進入智能化、網絡化、數字化的時代。本文介紹基于網絡電力儀表（PZ80-E4/K）的Acrel-2000電力監測軟件在東莞虎門港碼頭配電監控中的應用。系統實現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、網絡化電力監控。
【關鍵詞】：碼頭變配電；網絡電力儀表；電力監控
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2個3萬噸級多用途泊位（水工結構按5萬噸級設計），設計年吞吐量為件雜貨120萬噸及集裝箱10萬TEU，是廣東省標志性工程。
整個碼頭的配電系統共分3個配電區域，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。另外整個配電系統還設計了5個箱變對電動輪胎吊車及空調進行供電。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，所有回路均安裝網絡多功能電力儀表PZ80-E4/KC；10KV進出線及母聯柜安裝微機綜合保護裝置，對整個配電系統的運行進行監測及保護。
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進行集中管理，碼頭供電系統要求設立一套穩定可靠的電力監控系統，實現對碼頭高桿等按照時間段以及人工操作等方式進行遠程控制，同時實現對整個碼頭各個用電環節的用電情況進行監測。
3 設計方案
3.1 主要設計參考標準
l IEC870-1 《遠動設備及系統總則一般原理和指導性規范》
l IEC870-4 《遠動設備及系統性能要求》
l IEC870-5 《遠動設備及系統傳輸規約》
l DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
l ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
l GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》
3.2 系統結構
整個系統設計了一套Acrel-2000電力監控系統，采用分層分布式結構，即現場設備層、網絡管理層、監控管理層。
現場設備為采集現場各回路電力系統運行參數，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態以及故障等開關量狀態；網絡管理層主要包括通訊管理機、光電轉換設備、交換機等，負責數據的上傳及指令的下達；監控管理層為整個系統的核心，所有數據的存儲、電力系統的運行狀況的顯示、控制指令的下達均通過該部分完成。
主要功能為一次主接線圖界面顯示；事件記錄，系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統負荷查詢、用戶權限管理等主要功能；遙測信息報表查詢，高桿燈遠程控制，斷路器分合閘狀態指示等。
整個系統的網絡結構如圖1所示：
圖1
整個系統的監控中心位于3#配電室二樓值班室，數據采集主要分為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換器連接，組建成碼頭小型專用局域網，完成數據的傳輸。
3.3 軟件設計
Acrel-2000電力監控軟件是對現場儀表電能數據進行采集與電能數據管理的專用軟件，系統為智能化網絡能源管理系統，系統綜合應用計算機網絡、通訊、數據庫、數值處理等多種現代信息技術，是電力系統的基礎和重要組成部分。軟件組態靈活、實用性強、操作簡單、易于維護和擴展性強。它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，能夠滿足企業節能的要求，而且可利用網絡通訊和IT信息處理技術，有效的加強碼頭的內部管理，提升碼頭的科學管理決策速度和準確度。
系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了配電監測、高桿燈控制、遠程抄表、電能報表、趨勢曲線、事件及報警等功能。
圖2所示為本系統配電監測界面，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、功率因數以及當前該回路斷路器分、合閘狀態、設備通訊報警、負荷越限報警等。并彈出報警提出對話框，提醒值班人員及時處理故障，降低事故發生率。
圖2 配電監測
本系統實現對虎門港碼頭32桿高桿燈（64只燈泡）進行遠程定時及手動控制，在正常情況下，系統將會按照管理員所設定時間對高桿燈自動進行點亮及熄滅操作，提高了碼頭照明的及時性、同步性、合理性；同時系統還具有遠程手動控制，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，列出各回路電能數據，方便客戶查詢和打印。根據業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的用電狀況，為決策層節能減排提供數據依據。
圖4 電能管理
負荷趨勢曲線提供了某一段時間內該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設備的運行狀況，對存在故障隱患的設備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學合理的改進。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，由于廣東當地夏天天氣多變，雷雨天氣較多，因此在線纜鋪設過程中，要注意對線纜的保護，屏蔽層需可靠接地，智能通訊管理機需加設防雷措施。因箱變變壓器溫控儀輸出信號較弱，且傳輸距離較遠，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。
結束語
整個項目的實施持續了3個多月的時間，從線纜的鋪設到通訊網絡的建立直到最終整個系統的建成經歷了多重考驗。在系統成功運行了半年多時間后，大大降低了現場工作人員頻繁往返于碼頭各用電現場，提高了工作效率，降低了人工成本；同時對該企業的節能減排做出了可靠的數據依據，為進一步降低碼頭運行成本提供了保障。
參考資料
[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
作者簡介：
韓來發 (1985-)，男，本科，畢業于南京信息工程大學，從事變配電監控系統工作。
上海安科瑞電氣股份有限公司 系統集成部 Email: ACREL006@vip.163.com
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