石盤食品醫藥產業園污水處理廠電力監控系統的設計及應用

劉丹 

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

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

關鍵字：電力監控系統；石盤食品醫藥產業園；污水處理廠；Acrel-2000；智能電力儀表； 

0 引言

        隨著數字化技術的不斷發展，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、諧波干擾等電能質量問題也越發嚴重，這些問題不僅在一定程度上降低了設備的整體效率，還對整個供電系統的純凈度和穩定性造成了影響，這是要關注并要解決的問題。

        Acrel-2000是利用智能電力監測裝置，結合現場總線及以太網通信技術，運用計算機和軟件技術，綜合構成的電力監控系統。采用分布式的網絡結構，實現了對企業配電終端的管理，實現了對高低壓系統等設備的實時監控采集分析電力數據。

1 項目概述及建設目標

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

        本項目為石盤食品醫藥產業園污水處理廠的電力監控系統，通過對污水處理廠配電房內的綜保和多功能儀表進行實時數據采集，并通過數據處理后實時顯示一次圖狀態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 電力監控系統的設計

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

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

        2.1 系統結構

        石盤食品醫藥產業園污水處理廠電力監控系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。系統網絡結構如圖所示：

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

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

現場設備層主要是連接于網絡中用于電參量采集測量的綜保和儀表，現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必要的基本組成元素。多功能儀表實現低壓回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監測，并對每個回路斷路器分合閘狀態進行監測。

        2.2 網絡設計

        電力監控系統中的網絡系統能夠及時的對數據進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現電力監控系統各項功能的基礎。把現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，來實現與主機的傳遞。

本項目的網絡設計為：現場的綜保和多功能儀表通過RS485總線接入通訊內的串口服務器，再通過網線將數據傳輸到站控層內的監控主機。

        2.3監控系統軟件功能設計

        系統依據客戶實際需求進行設計，并實現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；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打??；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

        2.3.1數據的采集與處理

        數據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、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，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現遠程數據的本地實時顯示。數據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，達到配電監控的自動化化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

        2.3.2數據報表統計

        電力監控系統以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時抄表匯總統計功能，用戶可自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。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

        電力監控系統對配電系統總進線回路（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，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發生時的實時電流、實時電壓等數據進行記錄存儲。電力監控系統能通過管理人員對電壓、電流及功率的設置，從而實時監測配電情況，是否出現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

        系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。

3建設電力監控系統的意義

        隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電力監控系統已成為全國各地工程項目、工業企業等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在石盤食品醫藥產業園污水處理廠的應用，可以實現對配電房內的配電回路用電的實時監控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，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。該系統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的經濟效益。   

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數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. 智能電網用戶端電能管理與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 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供配電