摘要:本文主要介紹糧庫電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、基本功能,包括實時數(shù)據(jù)的采集與處理、數(shù)據(jù)庫的建立
與維護(hù)、報警處理、畫面生成及顯示、在線計算及制表及系統(tǒng)自診斷,以及主要技術(shù)指標(biāo)等
關(guān)鍵詞:電力監(jiān)控系統(tǒng);基本功能;技術(shù)指標(biāo)
1 概述
供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地重點工程項目急劇增加,對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。
本系統(tǒng)的建設(shè)是為了提高變配電電網(wǎng)的管理水平,迅速而準(zhǔn)確地獲得變配電站運行的實時信息,完整地掌握變配電站的實時運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)變配電站運行的故障,并做出相應(yīng)的決策和處理,同時可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷,把握安全控制、事故處理的主動性,減少和避免誤操作、誤判斷,縮短事故停電時間,實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。
2 項目概況
某糧食儲備庫平面圖,如圖1所示。
圖1某糧食儲備庫平面圖
本項目包括30萬t糧食淺圓倉倉儲設(shè)施、配套的接收發(fā)放設(shè)施、生產(chǎn)輔助設(shè)施、生活設(shè)施等。預(yù)留12萬t大豆倉儲設(shè)施、大豆加工區(qū)等。
2.1 供電電源
庫區(qū)原有變配電間變壓器總?cè)萘?00kVA(2×400kVA),該容量不能滿足新增項目的需要,為了便于管理,考慮統(tǒng)一規(guī)劃,新建總變電所除負(fù)責(zé)新建項目負(fù)荷外,同時負(fù)責(zé)原有變配電間、油加工區(qū)、油罐區(qū)附設(shè)式變配電間等高壓供電。
新引供電電源為10kV雙回路,由10kV專線采用YJV22電纜分別直埋敷設(shè)至庫區(qū)總變電所。從總變電所引出三路10kV高壓電纜直埋引至原有變配電間、油加工區(qū)、油罐區(qū)附設(shè)式變配電間。
2.2 負(fù)荷計算
根據(jù)庫區(qū)的總體規(guī)劃,負(fù)荷的分布,以及近期、遠(yuǎn)期的發(fā)展需求等因素進(jìn)行詳細(xì)分析、計算,并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定,在庫區(qū)設(shè)10kV總變電所一座、原有變配電間一座、附設(shè)式變配電間兩座。
總變電所位于庫區(qū)南側(cè),負(fù)責(zé)除淺圓倉、提升塔、轉(zhuǎn)接樓、汽車及火車接發(fā)站等子項供電。
油加工附設(shè)式變配電間貼建于預(yù)處理車間首層外墻,負(fù)責(zé)油加工區(qū)等子項供電。
油罐區(qū)附設(shè)式變配電間貼建于油泵房首層外墻,負(fù)責(zé)油灌區(qū)等子項供電。
原有變配電間經(jīng)改造增容后負(fù)責(zé)原有辦公、生活區(qū)及新增綜合辦公樓、職工宿舍、食堂、浴室等的供電。
總變電所的總裝機(jī)容量9781.3kW,總計算容量為2697.8kW,視在容量為2900kVA。根據(jù)負(fù)荷計算,選用10kVSCBS101600kVA干式變壓器兩臺。
2.3 高、低壓供電系統(tǒng)
總變電所一次側(cè)均采用電纜進(jìn)線方式,10kV雙回路供電,主結(jié)線采用單母線設(shè)計,采用AC220V交流操作系統(tǒng)。
總變電所二次側(cè)采用單母線分段運行方式,當(dāng)其中一段發(fā)生故障時母聯(lián)手動投入。進(jìn)線斷路器和母線連接斷路器具有可靠的電氣連鎖,以避免兩路進(jìn)線電源并列運行。220/380V出線回路向各用電建構(gòu)筑物提供電源。
供電系統(tǒng)接地保護(hù)型式統(tǒng)一采用TN-C-S系統(tǒng)。
總變電所10kV高壓開關(guān)柜選用手車柜,配備真空斷路器,彈簧操作機(jī)構(gòu)。低壓柜均選用BLOKSET-D開關(guān)柜,主進(jìn)用斷路器選用框架智能型,其他出線斷路器選用高分?jǐn)嗄芰嗦菲鳌椴僮鞣奖悖腥萘看笥?00A的低壓斷路器均為電動操作。
3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本方案采用CSC-2000(V2)電力監(jiān)控系統(tǒng)1套,設(shè)置在總監(jiān)控中心,每座變電所的數(shù)據(jù)通過通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上傳到監(jiān)控中心,每個站的高壓測控單元數(shù)量及低壓測控數(shù)量根據(jù)每個站規(guī)模的不同而不同,系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)。總變電所計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為兩層:站級控制層和間隔級控制層。間隔級控制層將采集和處理后的數(shù)據(jù)信號,經(jīng)光纖傳輸?shù)秸炯壙刂茖樱ㄟ^通信網(wǎng)在站層融為一體。各間隔級單元相互獨立,不相互影響,功能上不依賴于站控后臺計算機(jī)。
站控層設(shè)置在監(jiān)控分中心,硬件配置為:1臺OptiPle×760雙核3.0、硬盤160G、內(nèi)存2G、顯卡、10/100M網(wǎng)卡2塊、光驅(qū)、USB接口、光電鼠標(biāo)、/標(biāo)準(zhǔn)鍵盤。間隔層分散安裝在變配電間開關(guān)柜上,提供CSC系列微機(jī)綜保裝置來完成對設(shè)備的保護(hù)控制。
整個電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖2所示。
圖2 電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
4 系統(tǒng)基本功能
4.1 實時數(shù)據(jù)的采集與處理
4.1.1 采集信號的類型
采集信號的類型分為模擬量、脈沖量和狀態(tài)量(開關(guān)量)。
模擬量:電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)和直流量、溫度量。
脈沖量:有功電能及無功電能。
狀態(tài)量(開關(guān)量):斷路器、隔離開關(guān)以及接地開關(guān)的位置信號、繼電保護(hù)裝置和安全自動裝置動作及報警信號、運行監(jiān)視信號等。
4.1.2 采集信號的處理
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)的采集按電氣設(shè)備間隔單元(線路、母線、母聯(lián)、分段、主變、無功設(shè)備等)劃分,每個測控單元為一個相對獨立的智能小系統(tǒng),對所采集的輸入量進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波、有效性檢查、工程值轉(zhuǎn)換、故障判斷、信號接點消抖等處理。
4.1.3 信號輸入方式
模擬量輸入:間隔層測控單元電氣量除直流電壓、溫度通過變送器輸入外,其余電氣量采用交流采樣,輸入CT、PT二次值,計算I、U、P、Q、F、COS中;對于要作合閘同步檢測的斷路器,還要采集同步電壓,變送器輸出為4~20mA。
電能量輸入:對于智能電度表可通過串口通訊采集;對于不能通過串口通信采集的電能量信號采用脈沖信號輸入。
狀態(tài)量(開關(guān)量)輸入:通過無源接點輸入;斷路器、隔離開關(guān)等要進(jìn)行控制的設(shè)備,取雙位置接點信號。
4.2 數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)
4.2.1 實時數(shù)據(jù)庫
裝入計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù),其數(shù)值根據(jù)運行工況的實時變化而不斷更新,記錄著被監(jiān)控設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。實時數(shù)據(jù)庫的刷新周期及數(shù)據(jù)精度滿足工程要求。
4.2.2 歷史數(shù)據(jù)庫
對于需要長期保存的重要數(shù)據(jù)將存放在歷史數(shù)據(jù)庫中。歷史數(shù)據(jù)能在線存儲12月,所有歷史數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)存至光盤作長期存檔。
4.2.3 數(shù)據(jù)庫的維護(hù)
數(shù)據(jù)庫便于擴(kuò)充和維護(hù),保證數(shù)據(jù)的一致性、安全性;可在線修改或離線生成數(shù)據(jù)庫;用人-機(jī)交互方式對數(shù)據(jù)庫中的各個數(shù)據(jù)項進(jìn)行修改和增刪。可方便地交互式查詢和調(diào)用,其響應(yīng)時間滿足工程要求。
4.3 報警處理
報警處理分兩種方式,一種是事故報警,另一種是預(yù)告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號。后者包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息,模擬量越限/復(fù)限、計算機(jī)站控系統(tǒng)的各個部件、間隔層單元的狀態(tài)異常等。
報警發(fā)生時,立即推出報警條文,伴以聲、光提示;對事故報警和預(yù)告報警其報警的聲音不同,且音量可調(diào)。報警發(fā)生、消除、確認(rèn)用不同顏色表示。報警點可人工退出/恢復(fù),報警信息可分時、分類、分組管理。報警狀態(tài)及限值可人工設(shè)置,報警條文可人工屏蔽,有消除抖動處理,避免誤報、多報。
4.4 事件順序記錄
當(dāng)變電所一次設(shè)備出現(xiàn)故障發(fā)生短路時,引起繼電保護(hù)動作、開關(guān)跳閘,事件順序記錄功能將事件過程中各設(shè)備動作順序,帶時標(biāo)記錄、存儲、顯示、打印,生成事件記錄報告,供查詢。系統(tǒng)保存1年的事件順序記錄條文。事件順序記錄帶時標(biāo)及時送往調(diào)度主站。
事故追憶間隔可人工設(shè)置,事故追憶的觸發(fā)可以是開關(guān)的事故跳閘或人工觸發(fā)。事故追憶時的模擬量變化能用曲線進(jìn)行顯示。
4.5 畫面生成及顯示
4.5.1 監(jiān)控系統(tǒng)顯示的主要畫面
全所電氣主結(jié)線圖(若幅面太大時可用漫游和縮放方式);分區(qū)及單元結(jié)線圖;實時及歷史曲線顯示;間隔單元及全所報警顯示圖;監(jiān)控系統(tǒng)配置及運行工況圖;報告顯示(包括報警、事故和常規(guī)運行數(shù)據(jù));操作票顯示;日歷、時間和安全運行天數(shù)顯示。
4.5.2 輸出方式
電氣主接線圖中應(yīng)包括電氣量實時值,設(shè)備運行狀態(tài)、潮流方向,開關(guān)、刀閘、地刀位置,“就地/遠(yuǎn)方"轉(zhuǎn)換開關(guān)位置等。
圖形和曲線可儲存及硬拷貝。
用戶可生成、制作、修改圖形。在一個工作站上制作的圖形可送往其他工作站。
4.6 在線計算及制表
4.6.1 在線計算
交流采樣后計算出電氣量一次值1、U、P、Q、f、COSf以及Wh、Varh,并算出日、月、年大、小值及出現(xiàn)的時間。
電度累計值和分時段值(時段可任意設(shè)定)。
變電所送入、送出負(fù)荷及電量平衡率。
主變壓器的負(fù)荷率及損耗。
斷路器的正常及事故跳閘次數(shù)、停用時間、月及年運行率等。
供計算的值可以是采集量、人工輸入量或前次計算量,計算結(jié)果返送數(shù)據(jù)庫,并能方便調(diào)用。
4.6.2 報表
實時值表、正點值表、電能量表、報警記錄一覽表、微機(jī)保護(hù)配置定值一覽表、自診斷報告。
4.7 人-機(jī)互聯(lián)
人-機(jī)互聯(lián)是值班員與計算機(jī)對話的窗口,值班員可借助鼠標(biāo)或鍵盤方便地在屏幕上與計算機(jī)對話。人-機(jī)互聯(lián)包括:調(diào)用、顯示和拷貝各種圖形、曲線、報表;發(fā)出操作控制命令;各種應(yīng)用程序的參數(shù)定義和修改;報警確認(rèn),報警點的退出/恢復(fù);運行文件的編輯、制作。
4.8 系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能在線診斷各軟件和硬件的運行工況,當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息,并在運行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。
4.8.1 自診斷的內(nèi)容
站控層設(shè)備、測控單元、I/O采集模塊等的故障;外部設(shè)備、電源、系統(tǒng)時鐘同步、網(wǎng)絡(luò)通信及接口設(shè)備、軟件運行異常、與遠(yuǎn)方調(diào)度中心數(shù)據(jù)通訊及遠(yuǎn)動通道故障;網(wǎng)控狀態(tài)監(jiān)視。
4.8.2 設(shè)備自恢復(fù)的內(nèi)容
當(dāng)軟件運行異常時,自動恢復(fù)正常運行。
當(dāng)軟件發(fā)生死鎖時,自啟動并恢復(fù)正常運行。
當(dāng)設(shè)備有冗余配置時,在線設(shè)備發(fā)生軟、硬件故障時,能自動切換到備用設(shè)備上運行。
此外,系統(tǒng)具有便于試驗和隔離故障的斷開點。可通過公共電話網(wǎng)對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。對于間隔層的測控單元,可通過便攜式計算機(jī)對其進(jìn)行維護(hù)。
5 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)
5.1系統(tǒng)指標(biāo)
模擬量測量綜合≤0.2%;
電網(wǎng)頻率測量≤0.01Hz;
模擬量刷新周期≤3s;
數(shù)字量響應(yīng)時間≤1s;
事件順序記錄分辨率(SOE)≤2ms;
控制命令從生成到輸出的時間≤1s;
畫面調(diào)用響應(yīng)時間≤1s;
模數(shù)轉(zhuǎn)換分辨率≥12位;
5.2測控裝置指標(biāo)
額定頻率50Hz;交流電壓100V;交流電流1A;供電電壓220VDC/AC。
負(fù)載:交流電流回路≤0.8VA/相;交流電壓回路≤0.5VA/相;直流回路≤25W。
模擬量測量精度:電流、電壓0.2%功率0.5%頻率0.01Hz。
數(shù)據(jù)更新時間:遙控(包括返送校核)命令傳送時間≤3s。
GPS對時精度:站級工作主站間1ms;間隔層測控裝置1ms。
測控網(wǎng)負(fù)載率:正常情況下≤25%;電力系統(tǒng)故障情況下≤40%。
系統(tǒng)可用率:大于99.9%。
環(huán)境溫度:站級工作站0~40℃;間隔層設(shè)備-20~+60℃。
相對濕度:5%~95%。
大氣壓力:80~110kPa。
6 安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
6.1 概述
針對用戶變電站(一般為35kV及以下電壓等級),通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點無線測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動化的綜合監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動化及無人值守的要求,針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù),集保護(hù)、監(jiān)測、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng),適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站,可實現(xiàn)對變電站的控制和管理,滿足變電站無人或少人值守的需求,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行提供了堅實的保障。
6.2 應(yīng)用場所
適用于軌道交通,工業(yè),建筑,學(xué)校,商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動化系統(tǒng)工程設(shè)計、施工和運行維護(hù)。
6.3 系統(tǒng)架構(gòu)
Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計,可分為三層:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場設(shè)備層,組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。
6.4 系統(tǒng)功能
6.4.1實時監(jiān)測:直觀顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。
6.4.2電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。
6.4.3曲線查詢:可以直接查看各電參量曲線。
6.4.4運行報表:查詢各回路或設(shè)備時間的運行參數(shù)。
6.4.5實時告警:具有實時告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位,保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
6.4.6歷史事件查詢:對事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
6.4.7電能統(tǒng)計報表:系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況。
6.4.8用戶權(quán)限管理:設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。
6.4.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D:支持實時監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
6.4.10電能質(zhì)量監(jiān)測:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。
6.4.11遙控功能:可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。
6.4.12故障錄波:可在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。
6.4.13事故追憶:可自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時穩(wěn)態(tài)信息。
6.4.14 Web訪問:展示頁面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測點位數(shù)量等概況信息,設(shè)備通信狀態(tài),用電分析和事件記錄。
6.4.15 APP訪問:設(shè)備數(shù)據(jù)頁面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。
6.5系統(tǒng)硬件配置
參考文獻(xiàn)
[1]張黑山.電力監(jiān)控系統(tǒng)在糧食儲備庫中的應(yīng)用。
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版本