罗帅
上海安科瑞电气股份有限公司，上海 201801
摘要：电网是一个不可分割的整体，对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站自动化控制是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能服务的一项措施。本文简单介绍下基于Acrel-3000电能管理软件和ACR220ELK、ACR230EFLK、ACR330EFLK网络电力仪表的上海罗泾矿石码头的电能管理系统在变电站电能管理方面的应用。该系统设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理的功能，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。
关键词：电能管理 电力仪表 电能管理 远程抄表 罗泾码头
0 概述
当前，国内很多建筑配电仍普遍采用箱式变电站配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便，且计算机技术和网络通信技术日趋成熟，配电系统测量、控制等功能的智能化、网络化已是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。
智能化配电系统由开关配备具有通信功能的智能化元件，经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行的自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制及设备维护信息管理等功能。
本文以上海罗泾矿石码头电能管理系统为例子，介绍怎么样实现变电站的智能化管理。
1 项目概况
上海罗泾矿石码头有限公司由上海国际港务（集团）股份有限公司、香港珏瑞投资有限公司、宝山钢铁股份有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司，以共同投资、共同经营的方式合资组建。公司于2007年11月1日正式成立，港区位于宝山罗泾地区，距市中心38km，距吴淞口约17km，年吞吐量2200万吨，可同时停靠2艘20万吨级（经减载）的超大型散货船舶，并可对2万吨级海轮直接进行装船作业。在世界上首次实现供货码头和大型钢铁企业之间的工业物流配送新理念，进行物流链及生产链的无缝隙衔接。
本项目为远程集抄电能管理系统项目。监控系统的监控范围是：上海罗泾矿石码头2#分变、2B分变、3#分变、4#分变内安装的100多个智能电测仪表。整个系统采用分布式网络结构，监控主机放置于办公大楼八楼的计算机房内。四个变电站分别立在码头的四个不同的位置，厂区内早前已铺设好光纤网络，四个变电站均可通过各网络配置室接入此光纤网络与办公大楼进行通讯连接。四个变电站的具体监控点数为：2#分变34个点；2B分变26个点；3#分变16个点；4#分变24个点。
上海安科瑞电气股份有限公司于2009年11月承接上海罗泾矿石码头远程自动抄表系统项目的设计与实施。项目采用Acrel-3000型电能管理系统，实现罗泾矿石码头变电站的智能化管理
2 客户需求
1.模拟显示2B分变、2分变、3分变、4分变配电室一次图
2.实时显示10kV、700V、400V所有回路监测到的电参数（I、U、P、F、PF、EPI等）
3.700V变频器回路电流越限报警，开关变位报警，并能能同时弹出告警窗口，以便让维护人员迅速的找到报警位置
4.系统具有自检功能，当系统的软件或硬件出现问题时有声光报警
5.10kV、700V、400V配电系统负荷实时和历史曲线显示
6.10kV、700V重要所有回路谐波的实时和历史棒图
7.丰富的电能管理功能，（电能棒图，日用电量趋势，饼图等）丰富的报表管理，（日，月复费率电能计量，查询），10KV、700V、400V、所有回路具有电能报表查询功能
8.用户账户管理，不通等级的用户账户限制查询不同级别的系统数据
9.可通过网页浏览的方式在办公室经局域网浏览该系统，以便随时掌握生产现场用电设备的情况
10.将该系统里的电能等重要数据转发至本公司的生产管理系统的Oracle数据库，以备进一步处理分析
11.细化功能根据用户习惯修改
3 设计及选型参照的标准
GB2887-2000 《计算站场地技术要求》
GB/T13729-2002 《远动终端通用技术条件》
DL/T 814-2002 《配电自动化系统功能规范》
DL/T634-2002 《远动设备和系统传输规约基本远动任务配套标准》
DL/T721-2000 《配电网自动化系统远方终端》
DL/T770-2001 《微机变压器保护装置通用技术条件》
GB/T50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB-14285-2006 《继电保护和安全自动装置技术规程》
GBJ232-2002 《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB/T15145-2001 《微机线路保护装置通用技术条件》
GB/50198-2011 《监控系统工程技术规范》
4 硬件选型
本项目监控的变电所分为三个电压类型：10kV、700V、400V。各变配电所的情况为：2#分变9个10kV监控点，19个700V监控点，6个400V监控点；2B分变19个700V监控点，7个400V监控点；3#分变3个10KV监控点，7个700V监控点，6个400V监控点；4#分变8个10kV监控点，10个700V监控点，6个400V监控点，共计100个点。
结合用户需求和现场的实际情况，10kV电压段选用上海安科瑞电气股份有限公司生产的ACR330EFLH谐波表，该仪表的功能特点是：纯中文操作界面，能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度、并可监测电压、电流的2-31次谐波分量等多种电参量。并且本仪表带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。700V电压段选用ACR230EFLH谐波表，该仪表的功能特点是：测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度、并可监测电压、电流的2-31次谐波分量等多种电参量。400V电压段选用ACR220EFL网络电力仪表，该仪表的功能特点是：三相电流、三相电压、有功电度的测量、复费率电能的计量以及开关信号的检测和继电器遥控输出。
5 系统的结构
本系统采用分层分布式结构，如下图所示：
本项目四个分变内10kV配电室监控的设备为码头的桥吊、斗轮堆料机、斗轮取料机等大型设备；700V配电室监控的设备为变频器；400V配电室监控的设备为厂区照明用电、皮带机、维修设备等。数目都少于10个，所以12个子配电室现场只需各铺设一根总线即可，该总线将智能电测仪表以菊花链的方式连接起来，然后引致各分变的网络配置室即可。四个分变的四个网络配置室各配有一个8口的通讯服务器和 一个思科的光端机，配置完成之后将采集上来的数据传至办公大楼八楼计算机房内的系统后台监控主机。本项目的远程抄表及电能管理系统后台设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户，同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备，实现远程遥控功能。
以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，通讯方式为半双工通信；数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。
6 系统的主要功能
6.1 数据采集与处理
数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。
数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化和智能化要求，同时把采集到的数据存储至数据库并供用户查询。
6.2 人机交互
系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换、画面实时动态刷新、模拟量显示、开关量显示、连续记录显示等。
6.3 故障报警及事故追忆
在配电系统发生运行故障时，会及时发出声光报警，提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询、追忆故障原因。
6.4 数据库建立与查询
主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。
6.5 电能成本管理
自动进行日、月、年的电能统计，可以进行尖、峰、平、谷时段设定，实现电能分时段计费功能，同时生成日、月、年报表，电能棒图、饼图、电能曲线图等。
6.6 用户权限管理
可根据买方要求添加、删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产、生活带来的损失，实现配电系统安全，可靠运行。
6.7 运行负荷曲线
定时采集进线及重要回路电流负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线，方便用户及时了解设备的运行负荷状况、实时显示重要回路的谐波数据（2—31次谐波）及查询历史谐波数据等。
6.8系统特点
- 通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况；
- 系统操作简单，方便用户使用；
- 功能可根据用户的需求灵活变化，系统设计快捷方便，修改软件简单明了；
7 结束语
本文讲述了变电站综合自动化系统的特征、结构及其功能。整套电力监控系统达到了预期的效果，满足用户提出的需求。变电站自动化是一个系统工程，要实现变电站自动化的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，作者相信在不太远的一段时间管理便捷化的变电站自动化系统，将有一个蓬勃的发展期。
参考文献
任致程、周中编著 电力电测数字仪表原理与应用指南 中国电力出版社 2007.4
朱立泉 变配电系统的智能管理系统分析 智能建筑电气技术 2007年第1卷第4期
王振生 解析《变配电所计算机监控系统》智能建筑电气技术 2006年第5卷第3期
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