趙斌

 安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹青島橡膠六廠
，采用智能電力儀表
、智能斷路器，采集配電現場的各種電參量和開關信號。係統采用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳至後台，通過Acrel-2000型電力監控與電能管理係統實現變電所配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：青島橡膠;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控係統;

1.概述

    青島橡六輸送帶有限公司隸屬於中國化工集團公司，是在青島橡六集團有限公司（原青島橡膠六廠）基礎上整合、組建的輸送帶專業化公司。

    根據青島市“環灣保護，擁灣發展”的發展戰略及公司的中、長期發展規劃和對國際
、國內輸送帶市場未來需求趨勢的預測
，在青島市城陽區棘洪灘橡膠工業園征地329畝，投資6億元人民幣，通過新建1000萬平方米輸送帶生產項目，結合太原路廠區1000萬平方米輸送帶生產設備的搬遷技改，再經過實施擴產1000萬平方米輸送帶生產項目

，最終形成3000萬平方米輸送帶生產能力，達產後實現銷售收入15億元人民幣。整個發展規劃將以國際、國內最先進的輸送帶製造技術
、工藝

、裝備和生產管理技術，堅持科技創新，積極推進精細化管理模式，將橡六公司打造成一個最先進、最安全

、最節能
、最環保的國際一流的輸送帶生產企業。

    本次主要新增車間供配電主要由6個變電所供電：輸送帶車間一變電所、煉膠車間變電所
、辦公試驗樓變電所、備品備件庫變電所、特種輸送帶車間變電所
、輸送帶車間二變電所。

2.需求分析

    為保證生產管理用電負荷的統計與分析及對危險源實時監控。需要對生產現場的低壓配電櫃、供電變壓器等電氣設備進行電壓、電流
、功率
、溫度、濕度等參數進行實時在線監控。一旦監控點被監視參數異常，能夠及時檢測報警
，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發生。

    本技術條件適用於公司新建輸送帶車間一、煉膠車間
、辦公試驗樓、備品備件庫、特種輸送帶車間
、輸送帶車間二的配電室采集櫃。供方產品應具有高安全性與可靠性、易於擴展、便於維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件
，但不僅限於此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

   數據采集

   自動采集現場所有電量儀表、溫度模塊等儀表的模擬量數據，自動采集現場開光狀態以及故障狀態等開關量數據。

   支持實時采集
、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鍾～24小時）。

   支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動處理。

   支持多線程處理機製，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。

   數據實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式
，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。

   自動采集現場2-31次諧波，生成圖表形式，方便進行諧波分析。

   數據分析與處理

   數據的綜合統計、分析需要實現以下功能：

   各設備用電數據小時
、日、月、年等時間段內的統計、計算。

   各設備的用電負荷（有功、無功）最大、最小
、平均值計算。

   統計各分站及全廠的用電量（有功
、無功）。

   數據查詢與展示

    要(yao)求(qiu)能(neng)方(fang)便(bian)實(shi)現(xian)客(ke)戶(hu)端(duan)查(zha)詢(xun)和(he)各(ge)級(ji)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)查(zha)詢(xun)，查(zha)詢(xun)界(jie)麵(mian)能(neng)適(shi)應(ying)各(ge)級(ji)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)要(yao)求(qiu)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)靈(ling)活(huo)的(de)條(tiao)件(jian)組(zu)合(he)查(zha)詢(xun)和(he)對(dui)比(bi)分(fen)析(xi)
，各(ge)類(lei)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)的(de)數(shu)據(ju)可(ke)靈(ling)活(huo)采(cai)用(yong)報(bao)表(biao)、棒圖、曲線圖等多種圖表方式直觀的展示功能。

    數據展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層
、管理層、決策層三層能耗展示。

    操作層具備能耗分析、能耗累計用量、實時監測、運行記錄及比例
、對比
、對標分析等功能。

    管理層具備能耗數據統計和分析、分類分項的對比、對標分析等功能。

    決策層具備能耗數據分析
、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

   權限管理

    要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

    係統要求具備合理完善的用戶安全控製機製
，能使應用環境中的信息資源得到有效地保護
，防止信息的丟失、失竊和破壞。

節能改造及效果評估

    要求為生產節能改造提供數據支撐
，並能提供節能改造前後的效果評估。

   現場控製

    要求具有繼電器輸出回路，輸出控製電壓類型交流、直流可選
，視現場設備而定。具有直觀電氣回路狀態顯示畫麵，在監控後台可對現場回路進行分閘操作。

   參數設置

    可通過采集櫃設置各回路互感器變比
，各種電流電壓保護整定值，溫度保護閾值。

    故障判斷與報警

    具有故障自動判斷並采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關故障
，電壓、電流、溫度超限，現場采集模塊通訊故障，與監控係統通訊故障等。報警時間自動記入係統數據庫，方便用戶查詢；同tong時shi係xi統tong通tong過guo計ji算suan機ji或huo短duan信xin模mo塊kuai等deng方fang式shi，將jiang報bao警jing信xin息xi及ji時shi發fa送song到dao工gong作zuo人ren員yuan的de手shou機ji
，工gong作zuo人ren員yuan可ke隨sui時shi掌zhang握wo變bian配pei電dian站zhan實shi時shi運yun行xing狀zhuang態tai

，發fa現xian變bian配pei電dian運yun行xing故gu障zhang並bing作zuo出chu相xiang應ying處chu理li
，提ti高gao變bian配pei電dian的de管guan理li效xiao率lv，提ti升sheng電dian力li係xi統tong安an全quan性xing、可靠性。

2  係統方案

    安科瑞Acrel-2000係統根據青島橡六新廠區現場實際情況，整體網絡結構采用光纖環網，保障了廠區電力監控係統傳輸的穩定性與實時性。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

    根據現場儀表分布情況，每個車間做一套電力監控係統
，6KV配電室及備品備件庫內有電力儀表38台 溫度巡檢儀5台
；辦公實驗樓內有電力儀表61台 溫度巡檢儀3台；煉膠車間內有電力儀表86台 溫度巡檢儀9台；特種輸送帶車間有電力儀表39台 溫度巡檢儀4台；輸送帶車間一電有電力儀表93台 溫度巡檢儀22台；輸送帶車間一電有電力儀表64台 溫度巡檢儀10台。本工程中每個車間配有一台PLCcaijigui

，caijixianchangzhinengshebeidecanshu，chuansongzhigaichejianneidejiankongzhujishang，ranhoutongguochangquhuanwangjiaohuanjijiangshujushangchuanzhijiankongzhuzhan，congershixianshujudezhenghejizhilingxiafa。xiatuyishusongdaichejiansan（特種輸送帶車間）為例，展示了該車間的整體組網拓撲圖，其餘車間與該組網方式一致，隻是現場智能裝置數量不同。

     1）站控管理層

     站控管理層針對電力監控係統的管理人員
，是人機交互的直接窗口。在青島橡六遷建工程中主要指總站2台監控主機及每個分站的監控主機。

     2）網絡通訊層

     通訊層主要是由西門子S7-200、Nport-5630串口服務器、環網交換機、以太網設備及總線網絡組成。其中S7-200的主要功能是監測現場回路的實時運行狀態及對現場回路的分閘控製
；NPORT-5630串口服務器主要功能是監測現場智能儀表及溫度模塊；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現分站與主站之間的數據交互，使配電係統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電係統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

    3）現場設備層

     現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表、溫度模塊、傳感器及斷路器組成
，智能儀表與溫度模塊通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器和交換機到達該車間監控主機；斷路器控製觸點通過中間繼電器與S7-200相連
，與監控主機進行組網

，實現遠程控製。

    智能儀表現場連接示意

     現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數量在20隻左右
，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然後將數據上傳至串口服務器Nport5630-8，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

   PLC現場連接示意

    S7-200輸出控製點通過中間繼電器接至斷路器控製點位，電力監控係統實現對所有現場回路遠程分閘功能。如下圖所示：

    進線回路采用ACR230ELH/K多功能諧波儀表，其是針對電力係統、工礦企業、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流
、有功功率
、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。並且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控製輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該係列網絡電力儀表主要應用於變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理係統及智能建築等領域。

    重要配出回路采用ACR220EL/K係列網絡電力儀表

，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓
、電流
、有功功率

、無功功率、功率因數、頻率
、有功電度、無功電度。

3  係統功能

    biandiansuoshishijiankongxitongtuweizhujiankonghuamian，zhuyaoshishijiancebiandiansuosuoyouhuiludeyunxingzhuangtai
，hongsedaibiaohezha

，lvsedaibiaofenzha。zaixitongtuzhongkeyizhiguandekandaomeilujinxianhechuxiandeyunxingcanshuhezhuangtai
，keyikan 到變壓器出線側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流
、有功功率、無功功率、功率因數
、頻率、有功電度
、變壓器溫度等，並可遠程遙控斷路器的分合閘。如下圖所示：

 變電所一次係統圖

    遙yao信xin和he遙yao測ce報bao警jing功gong能neng，主zhu要yao完wan成cheng對dui低di壓ya各ge出chu線xian回hui路lu的de開kai關guan運yun行xing狀zhuang態tai和he負fu載zai進jin線xian監jian控kong，對dui開kai關guan變bian位wei和he負fu載zai越yue限xian彈dan出chu報bao警jing界jie麵mian指zhi示shi具ju體ti的de報bao警jing位wei置zhi並bing聲sheng音yin報bao警jing，通tong過guo手shou機ji短duan信xin的de形xing式shi發fa給gei當dang天tian值zhi班ban人ren員yuan，提ti醒xing值zhi班ban人ren員yuan及ji時shi處chu理li。負fu載zai越yue限xian值zhi在zai相xiang應ying權quan限xian下xia可ke自zi由you設she置zhi。具ju備bei曆li史shi查zha詢xun功gong能neng，

    支持對所有回路功率實時和曆史查詢報表

，方便管理人員深入了解各負荷的運行狀況。如下圖所示：

功率曆史報表

    參數抄表功能
，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢6座變電所所有變壓器出線各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

 電參數抄表

    用yong電dian量liang報bao表biao功gong能neng，可ke選xuan擇ze時shi間jian段duan進jin行xing查zha詢xun，支zhi持chi任ren意yi時shi間jian段duan電dian度du累lei計ji查zha詢xun，具ju備bei數shu據ju導dao出chu和he報bao表biao打da印yin等deng功gong能neng。為wei值zhi班ban人ren員yuan提ti供gong了le精jing確que可ke靠kao的de電dian能neng報bao表biao。該gai報bao表biao各ge回hui路lu名ming稱cheng和he數shu據ju庫ku關guan聯lian

，方fang便bian用yong戶hu修xiu改gai回hui路lu名ming稱cheng。如ru下xia圖tu所suo示shi
，顯xian示shi辦ban公gong樓lou實shi驗yan樓lou配pei電dian回hui路lu的de精jing確que用yong電dian量liang
，用yong戶hu可ke以yi直zhi接jie打da印yin報bao表biao
，可ke以yi以yiEXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

辦公實驗樓電能報表

    係xi統tong通tong訊xun結jie構gou示shi意yi圖tu，主zhu要yao顯xian示shi係xi統tong的de組zu網wang結jie構gou，係xi統tong采cai用yong分fen層ceng分fen布bu式shi結jie構gou
，同tong時shi監jian測ce間jian隔ge層ceng設she備bei的de通tong信xin狀zhuang態tai。紅hong色se表biao示shi通tong訊xun正zheng常chang，綠lv色se表biao示shi通tong訊xun故gu障zhang。下xia圖tu為wei辦ban公gong實shi驗yan樓lou通tong訊xun狀zhuang態tai示shi意yi圖tu。

辦公實驗樓通訊結構示意圖

    fuhequshiquxianjiemianzhongkezhiguandezhakanhuiludefuheyunxingqingkuang。zhakanshishihelishiqushiquxian
，dianjihuamianxiangyinganniuhuocaidanxiangkeyiwanchengxiangyinggongnengdeqiehuan；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

    複費率電能報表功能，係統可設置任意變壓器回路的8時shi段duan費fei率lv


，同tong時shi設she置zhi峰feng平ping穀gu時shi段duan的de電dian價jia，該gai報bao表biao支zhi持chi打da印yin和he導dao出chu功gong能neng
，管guan理li人ren員yuan根gen據ju係xi統tong可ke直zhi接jie打da印yin出chu任ren意yi時shi間jian段duan所suo用yong電dian費fei單dan，如ru下xia圖tu所suo示shi:

複費率報表

4  結束語

    在當今配電設施的應用中，工礦企業的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電dian力li監jian控kong係xi統tong在zai青qing島dao橡xiang膠jiao六liu廠chang的de應ying用yong，可ke以yi實shi現xian對dui變bian電dian所suo供gong配pei電dian回hui路lu用yong電dian的de實shi時shi監jian控kong，不bu僅jin能neng顯xian示shi回hui路lu用yong電dian狀zhuang況kuang，還hai具ju有you網wang絡luo通tong訊xun功gong能neng，可ke以yi與yu串chuan口kou服fu務wu器qi、計算機等組成電力監控係統。係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
、語音提示、短信報警燈，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等

，便於電能的遠程抄表以及分析
、研究

，同時可遠程分合閘操控，該係統運行安全

、可靠、穩定
，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據
，取得了較好的企業效益。

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. 智能電網用戶端電力監控與電能管理係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：

趙斌，男，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建築供配電監控係統
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，QQ：2880157852