東莞虎門港電力監(jiān)控系統(tǒng)

韓來發(fā)
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

【摘要】：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟、智能電力儀表的應(yīng)用，電力系統(tǒng)監(jiān)控已進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的時(shí)代。本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表（PZ80-E4/K）的Acrel-2000電力監(jiān)測(cè)軟件在東莞虎門港碼頭配電監(jiān)控中的應(yīng)用。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電力監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】：碼頭變配電；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電力監(jiān)控

1 項(xiàng)目概況
        東莞虎門碼頭7#、8#泊新建工程總投資6.61億元，占地面積約726.53畝，岸線長度578米，建設(shè)2個(gè)3萬噸級(jí)多用途泊位（水工結(jié)構(gòu)按5萬噸級(jí)設(shè)計(jì)），設(shè)計(jì)年吞吐量為件雜貨120萬噸及集裝箱10萬TEU，是廣東省標(biāo)志性工程。
        整個(gè)碼頭的配電系統(tǒng)共分3個(gè)配電區(qū)域，分別為1#高低壓變配電所、2#高低壓變配電所、3#高低壓變配電所。另外整個(gè)配電系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了5個(gè)箱變對(duì)電動(dòng)輪胎吊車及空調(diào)進(jìn)行供電。各個(gè)變電所及箱變分散的分布于整個(gè)碼頭,整個(gè)配電系統(tǒng)共計(jì)450多個(gè)低壓饋出回路；20多個(gè)中壓饋出回路，所有回路均安裝網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表PZ80-E4/KC；10KV進(jìn)出線及母聯(lián)柜安裝微機(jī)綜合保護(hù)裝置，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)及保護(hù)。

2 用戶需求
        配電室之間及各箱變相對(duì)較分散，為了便于對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，碼頭供電系統(tǒng)要求設(shè)立一套穩(wěn)定可靠的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碼頭高桿等按照時(shí)間段以及人工操作等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)碼頭各個(gè)用電環(huán)節(jié)的用電情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 設(shè)計(jì)方案
3.1 主要設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)
        IEC870-1          《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)總則一般原理和指導(dǎo)性規(guī)范》
        IEC870-4          《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)性能要求》
        IEC870-5          《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約》
        DL 448-91        《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》
        ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
        GB/50198-94   《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)管理層、監(jiān)控管理層。
        現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為采集現(xiàn)場(chǎng)各回路電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測(cè)信息以及斷路器分合閘狀態(tài)以及故障等開關(guān)量狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò)管理層主要包括通訊管理機(jī)、光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、交換機(jī)等，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳及指令的下達(dá)；監(jiān)控管理層為整個(gè)系統(tǒng)的核心，所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況的顯示、控制指令的下達(dá)均通過該部分完成。
        主要功能為一次主接線圖界面顯示；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷查詢、用戶權(quán)限管理等主要功能；遙測(cè)信息報(bào)表查詢，高桿燈遠(yuǎn)程控制，斷路器分合閘狀態(tài)指示等。
        整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1

        整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心位于3#配電室二樓值班室，數(shù)據(jù)采集主要分為3部分，分別為1#配電室、2#配電室、3#配電室，其中5#箱變電力儀表、2#配電室電力儀表均通過屏蔽雙絞線以485總線方式將信號(hào)傳輸至2#配電室通訊控制箱內(nèi)的智能通訊管理機(jī)；1#、2#、3#、4#箱變以及1#配電室電力儀表信號(hào)通過485總線方式傳輸至1#配電室通訊控制箱內(nèi)的通訊管理機(jī)。3#配電室電力儀表信號(hào)通過485總線方式傳輸至3#配電室通訊控制箱內(nèi)的智能通訊管理機(jī)。所有智能通訊管理機(jī)均通過光纖及光電轉(zhuǎn)換器連接，組建成碼頭小型專用局域網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)的傳輸。

3.3 軟件設(shè)計(jì)
        Acrel-2000電力監(jiān)控軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與電能數(shù)據(jù)管理的專用軟件，系統(tǒng)為智能化網(wǎng)絡(luò)能源管理系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)值處理等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。軟件組態(tài)靈活、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、易于維護(hù)和擴(kuò)展性強(qiáng)。它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，能夠滿足企業(yè)節(jié)能的要求，而且可利用網(wǎng)絡(luò)通訊和IT信息處理技術(shù)，有效的加強(qiáng)碼頭的內(nèi)部管理，提升碼頭的科學(xué)管理決策速度和準(zhǔn)確度。
        系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了配電監(jiān)測(cè)、高桿燈控制、遠(yuǎn)程抄表、電能報(bào)表、趨勢(shì)曲線、事件及報(bào)警等功能。
        圖2所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測(cè)界面，實(shí)時(shí)顯示3#配電室各回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及當(dāng)前該回路斷路器分、合閘狀態(tài)、設(shè)備通訊報(bào)警、負(fù)荷越限報(bào)警等。并彈出報(bào)警提出對(duì)話框，提醒值班人員及時(shí)處理故障，降低事故發(fā)生率。

圖2 配電監(jiān)測(cè)

        本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)虎門港碼頭32桿高桿燈（64只燈泡）進(jìn)行遠(yuǎn)程定時(shí)及手動(dòng)控制，在正常情況下，系統(tǒng)將會(huì)按照管理員所設(shè)定時(shí)間對(duì)高桿燈自動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)亮及熄滅操作，提高了碼頭照明的及時(shí)性、同步性、合理性；同時(shí)系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程手動(dòng)控制，避免了因天氣多變帶來的碼頭照明問題，提高了操作的靈活性，大大降低了電能的浪費(fèi)，保證了資源的合理利用。圖3為高桿燈控制畫面。

圖3 高桿燈定時(shí)控制

        圖4所示為電能匯總報(bào)表，列出各回路電能數(shù)據(jù)，方便客戶查詢和打印。根據(jù)業(yè)主需求可以查看日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表，年報(bào)表。清晰了解各用電單位在某一時(shí)間段內(nèi)的用電狀況，為決策層節(jié)能減排提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

圖4 電能管理

        負(fù)荷趨勢(shì)曲線提供了某一段時(shí)間內(nèi)該回路的負(fù)荷趨勢(shì)，方便管理員掌握用電設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)存在故障隱患的設(shè)備及時(shí)提出整改，對(duì)不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)。如圖5所示：

圖5 趨勢(shì)分析

4 項(xiàng)目實(shí)施過程中遇見問題
        整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程中箱式變電站距離各變電所約100米距離，所有通訊線纜均走室外地溝，由于廣東當(dāng)?shù)叵奶焯鞖舛嘧?，雷雨天氣較多，因此在線纜鋪設(shè)過程中，要注意對(duì)線纜的保護(hù)，屏蔽層需可靠接地，智能通訊管理機(jī)需加設(shè)防雷措施。因箱變變壓器溫控儀輸出信號(hào)較弱，且傳輸距離較遠(yuǎn)，在信號(hào)傳輸時(shí)，需加配中繼器，放大傳輸信號(hào)，使信號(hào)傳輸更加安全可靠。

5 結(jié)束語
        整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施持續(xù)了3個(gè)多月的時(shí)間，從線纜的鋪設(shè)到通訊網(wǎng)絡(luò)的建立直到最終整個(gè)系統(tǒng)的建成經(jīng)歷了多重考驗(yàn)。在系統(tǒng)成功運(yùn)行了半年多時(shí)間后，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)工作人員頻繁往返于碼頭各用電現(xiàn)場(chǎng)，提高了工作效率，降低了人工成本；同時(shí)對(duì)該企業(yè)的節(jié)能減排做出了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，為進(jìn)一步降低碼頭運(yùn)行成本提供了保障。

參考資料
[1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

作者簡介：
韓來發(fā) (1985-)，男，本科，畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)，從事變配電監(jiān)控系統(tǒng)工作。
上海安科瑞電氣股份有限公司 系統(tǒng)集成部 Email: ACRELDJH@163.com