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師晴晴

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：本文介紹了安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000在中糧糧油工業(yè)（重慶）10KV配電項(xiàng)目中的應(yīng)用，是安科瑞為智能配電提供解決方案的經(jīng)典案例之一。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)分散在中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司廠區(qū)內(nèi)三個(gè)低壓配電室和一個(gè)高壓變電站中的智能儀表數(shù)據(jù)的采集和上傳，并在值班室進(jìn)行遠(yuǎn)程的集中控制和用電管理。為中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司節(jié)能減排提供了有力的資料依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 智能配電   電力監(jiān)控   節(jié)能減排   中糧糧油    10KV配電

1 概述

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司隸屬于中糧集團(tuán)（COFCO）。中糧集團(tuán)成立于1949年，是中國(guó)大的糧油食品進(jìn)出口公司和實(shí)力的食品生產(chǎn)商，享譽(yù)糧油食品市場(chǎng)，在農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易、生物能源開(kāi)發(fā)、食品生產(chǎn)加工、地產(chǎn)、物業(yè)、酒*經(jīng)營(yíng)以及金融服務(wù)等領(lǐng)域成績(jī)。中糧集團(tuán)現(xiàn)擁有中國(guó)食品、中糧控股、蒙牛乳業(yè)等六家上市公司。“福臨門(mén)”食用油、“長(zhǎng)城”葡萄酒、“金帝”巧克力、“蒙牛”牛奶、“凱萊”酒*、“亞龍灣”度假區(qū)等諸多耳熟能詳?shù)钠放婆c服務(wù)組合，塑造了中糧集團(tuán)高品質(zhì)、高品位的市場(chǎng)聲譽(yù)。1994年以來(lái)，中糧集團(tuán)一直位列《財(cái)富》世界500強(qiáng)企業(yè)。

2 項(xiàng)目概況

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司于2010年注冊(cè)成立，地處重慶市江津區(qū)德感工業(yè)園，占地面積200多畝。我公司是中糧集團(tuán)有限公司子公司中糧控股油脂（香港）有限公司獨(dú)資興建的企業(yè)。總投資3000萬(wàn)美元，注冊(cè)資本金為1500萬(wàn)美元。公司主要生產(chǎn)“福臨門(mén)”食用油等農(nóng)副產(chǎn)品，同時(shí)從事生物飼料、蛋白飼料的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售。

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司于2011年3月授權(quán)上海安科瑞電氣股份有限公司對(duì)其10KV配電工程進(jìn)行智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。監(jiān)控系統(tǒng)的具體監(jiān)控范圍是廠區(qū)內(nèi)三個(gè)低壓配電室和一個(gè)高壓配電室，共計(jì)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)為105個(gè)。廠區(qū)配電示意圖如下所示：

    如上圖所示，中糧糧油工業(yè)（重慶）的總配電室，監(jiān)控中心值班室和高壓配電室三者相鄰；鍋爐房配電室有8個(gè)出現(xiàn)回路，其與值班室的距離大概60米；小包車(chē)間的進(jìn)線和出線共計(jì)有近60個(gè)回路，它與監(jiān)控中心值班室的直線距離約230米。

3 用戶需求

    廠區(qū)配電中心為本項(xiàng)目提供一套高、低壓后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，將廠區(qū)3臺(tái)變壓器的各主進(jìn)線柜、出線柜、各低壓回路的開(kāi)關(guān)配多功能智能儀表。能進(jìn)行用電量計(jì)量；實(shí)時(shí)測(cè)量相電壓、線電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率等數(shù)據(jù)，能打印月度用電報(bào)表，并有歷史曲線的查詢（時(shí)間不小于30天）,重要回路需要對(duì)其諧波進(jìn)行測(cè)量。各參數(shù)及數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送至配電中心的電工值班室（后臺(tái)監(jiān)控中心）。

    電力監(jiān)控組態(tài)軟應(yīng)具有方便、靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫(huà)面模板， 高性能實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，支持報(bào)警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲(chǔ)，恢復(fù)功能；提供的報(bào)表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報(bào)表設(shè)計(jì)器，可以設(shè)計(jì)多套報(bào)表模板。電力監(jiān)控組態(tài)軟件的運(yùn)行系統(tǒng)由多個(gè)組件組成，包括：VIEW、DB、I/O等組件，所有運(yùn)行系統(tǒng)的組件統(tǒng)一由安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件進(jìn)程管理器管理，進(jìn)行啟動(dòng)、停止、監(jiān)視等操作。

    運(yùn)行系統(tǒng)是用來(lái)運(yùn)行由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)創(chuàng)建的畫(huà)面工程，主要完成HMI部分的畫(huà)面監(jiān)控；區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)DB是數(shù)據(jù)處理的核心，是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，運(yùn)行時(shí)完成數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及報(bào)警的產(chǎn)生等功能；IO程序是負(fù)責(zé)和控制設(shè)備通信的服務(wù)程序，支持多種通信方式的網(wǎng)絡(luò)，包括串口、以太網(wǎng)、無(wú)線通信等。

    WEB客戶服務(wù)（系統(tǒng)提供Web服務(wù)，客戶端可以在辦公室等其他場(chǎng)所通過(guò)IE瀏覽器查看電力監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面、查閱電能消耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表等）。

4 項(xiàng)目的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)是由智能測(cè)控裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及計(jì)算機(jī)設(shè)備等互聯(lián)布局而成。系統(tǒng)因項(xiàng)目規(guī)模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是無(wú)論采取何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都是采用了“站控管理層——網(wǎng)絡(luò)通訊層——現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層”的分層分布式設(shè)計(jì)思想。這種分層設(shè)計(jì)，符合當(dāng)前通訊體系設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，在每層都能相對(duì)地完成監(jiān)視控制功能，即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方的監(jiān)視控制，也能夠在上層故障時(shí)不影響本層和下一層的功能。Acrel-2000智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)在中糧糧油工業(yè)（重慶）10KV配電工程項(xiàng)目中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中糧糧油工業(yè)（重慶）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    各個(gè)結(jié)構(gòu)層的具體形式如下：

    主站層（站控管理層）

    中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)主站層位于總配電室旁邊的值班室內(nèi)，電力監(jiān)控系統(tǒng)主站層設(shè)備具體包括：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)主機(jī)一套、打印機(jī)、UPS。負(fù)責(zé)將通訊管理層上傳的數(shù)據(jù)解包，進(jìn)行集中管理和分析，執(zhí)行相關(guān)操作，負(fù)責(zé)整個(gè)變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。

    通訊管理層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）

    采用通訊管理機(jī)，處于通訊樞紐的地位，向上連接主站層，向下貫通現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，是整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是智能配電系統(tǒng)運(yùn)行的紐帶。智能監(jiān)控設(shè)備的信息通過(guò)通訊總線送到通訊管理層通訊子站，然后將采集的所有運(yùn)行故障狀態(tài)信號(hào)和運(yùn)行參數(shù)等信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)上傳至主站，各通訊子站接收來(lái)自主站的遠(yuǎn)程控制命令對(duì)該變配電站相應(yīng)的配電設(shè)備進(jìn)行控制。

    中糧糧油工業(yè)（重慶）電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備包括2個(gè)4口串口服務(wù)器，一套光電轉(zhuǎn)換器、一臺(tái)工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，上行口為T(mén)CP/IP協(xié)議，下行口為MODBUS-RTU通訊協(xié)議，信號(hào)傳至站控管理層，對(duì)設(shè)備層的所有裝置進(jìn)行集中監(jiān)控。

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層位于中低壓變配電現(xiàn)場(chǎng)，具體包括：智能電力儀表等智能監(jiān)控設(shè)備，負(fù)責(zé)采集電力現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)和信息狀態(tài)，并將其發(fā)送給通訊管理層，同時(shí)也作為執(zhí)行單元，執(zhí)行通訊管理層下發(fā)的各類(lèi)指令。

    本項(xiàng)目中的回路分為三種，一是進(jìn)線回路，二是重要的出現(xiàn)回路，第三種是普通的三相和單相出現(xiàn)回路。

    為滿足用戶提出的需求，需給進(jìn)線回路和重要的出線回路帶有諧波和全電量測(cè)量的三相四線智能電測(cè)儀表，經(jīng)權(quán)衡終選擇上海安科瑞電氣股份有限公司的ACR230ELH智能電測(cè)表，該儀表的功能特點(diǎn)為：

        1．全電量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）；

        2．四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能累計(jì)；

        3．THDu、THDi、2—31次諧波分量；

        4．電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓電流不平衡度；

        5．電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量測(cè)量；4DI+3DO ；

        6．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議、DL/T645

    普通的三相出線只需測(cè)量全電量，所以本項(xiàng)目選擇安科瑞ACR120E即可滿足用戶需求，該儀表的功能特點(diǎn)是：

        1．全電量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．四象限電能計(jì)量、復(fù)費(fèi)率電能累計(jì)、大需量統(tǒng)計(jì)

        3．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議、DL/T645

    普通的單相出線回路只需測(cè)量全電量，所以本項(xiàng)目選擇安科瑞ACR10E即可滿足用戶需求，該儀表的功能特點(diǎn)是：

        1．全電量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F、S）

        2．RS485接口、Modbus-RTU通訊協(xié)議

    組網(wǎng)配置

5 參照標(biāo)準(zhǔn)

        GB2887-2000               《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》

        GB/T13729-2002            《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》

        DL/T 814-2002             《配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》

        DL/T634-2002              《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

        DL/T721-2000              《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》

        DL/T770-2001              《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

        GB/T50063-2008            《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

        GB-14285-2006             《繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》

        GBJ232-2002               《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》

        GB/T15145-2001            《微機(jī)線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》

        GB/50198-2011             《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

        GB/T17626.5               《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》

6 功能實(shí)現(xiàn)

    數(shù)據(jù)采集處理 

    Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各電參量及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因子、頻率、電能、開(kāi)關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，重要回路的諧波棒圖等），將采集到的數(shù)據(jù)直接顯示、或通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算生成新的直觀數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、諧波棒圖、功率因子上下限等），并對(duì)重要的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

    變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫(huà)面切換及畫(huà)面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫(huà)面。主畫(huà)面可直觀顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互接口并實(shí)時(shí)刷新。

    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

    a 數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件采用主流的、通用、高性能的實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和企業(yè)級(jí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理軟件具備開(kāi)放的、的和集成的信息管理方法，具備嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，可以按照不同的管理角色設(shè)置不同的操作密碼和口令，授予不同的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限，提供數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體存取審計(jì)機(jī)制，以便分角色地維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息。  

    b 數(shù)據(jù)完備和是為關(guān)鍵的，提供多種保護(hù)機(jī)制，提供互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，提供從硬盤(pán)轉(zhuǎn)移到后端系統(tǒng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)。

    c 數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，能夠利用事務(wù)機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)備份和記錄數(shù)據(jù)備份日志。提供數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)損壞的情況下能夠及時(shí)修復(fù)數(shù)據(jù)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。

    d 系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分，實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)處理能力要達(dá)到10萬(wàn)點(diǎn)/秒以上的吞吐量，在1秒鐘內(nèi)存入所有采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)壓縮比要達(dá)到30：1以上，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)保存期限不小于10年。

    趨勢(shì)曲線分析

    系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線分析接口，通過(guò)調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線接口分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過(guò)調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì)，方便工程人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。

    報(bào)表管理

    系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報(bào)表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)符合其需要的報(bào)表格式，系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。可自動(dòng)生成各種類(lèi)型的實(shí)時(shí)運(yùn)行報(bào)表、歷史報(bào)表、事件故障及告警記錄報(bào)表、操作記錄報(bào)表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動(dòng)生成電能的時(shí)、日、月、年度報(bào)表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時(shí)段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報(bào)表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報(bào)表輸出功能。

    事件記錄和故障報(bào)警

    系統(tǒng)可以設(shè)置在電能質(zhì)量事件發(fā)生時(shí)、測(cè)量值越限、設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)觸發(fā)報(bào)警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)能夠進(jìn)行信息語(yǔ)音提示，自動(dòng)彈出報(bào)警畫(huà)面或觸發(fā)必要的操作，同時(shí)可以將報(bào)警信息通過(guò)、手機(jī)短信等方式通知相關(guān)人員。

    網(wǎng)頁(yè)瀏覽

    WEB瀏覽：系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，用戶通過(guò)瀏覽器就可以訪問(wèn)系統(tǒng)，可通過(guò)配置WEB服務(wù)器來(lái)滿足內(nèi)部局域網(wǎng)和外網(wǎng)的訪問(wèn)需求。網(wǎng)絡(luò)流量不受限制，訪問(wèn)速度10M/s以上，訪問(wèn)終端數(shù)量不受限制，并且可在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)。

    用戶管理

    本軟件可對(duì)不同級(jí)別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的性和可靠性。如對(duì)某重要回路的合/分閘操作，需操作員級(jí)用戶輸入操作口令外，還需工程師級(jí)用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成該操作。

7 結(jié)束語(yǔ)

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師與中糧現(xiàn)場(chǎng)的軟件使用者細(xì)心溝通、精心交流之后，經(jīng)過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，整套電力監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果，滿足了用戶提出的需求。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)分散在各配電室內(nèi)的儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時(shí)具備報(bào)警處理等功能。友好的人機(jī)界面操作系統(tǒng)，軟件報(bào)表直接嵌入用戶慣用的形式，使系統(tǒng)更具有人性化。本系統(tǒng)采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對(duì)人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，為中糧糧油工業(yè)（重慶）有限公司生產(chǎn)用電設(shè)備的，運(yùn)行和便捷的管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：

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3）《變配電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工程實(shí)例》 黃陽(yáng)，智能建筑電氣技術(shù)，2006年7月第5卷第3期。