ACREL-3000在武漢重型機(jī)床集團(tuán)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

 榮司詞¹
1. 安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

摘    要：為提電力監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，對于武漢重型機(jī)床集團(tuán)電力監(jiān)控系統(tǒng)提出了光纖組網(wǎng)的方式：把儀表、組態(tài)軟件與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來。該系統(tǒng)將硬件電路組裝在開關(guān)柜中，通過組態(tài)軟件開發(fā)設(shè)計監(jiān)控軟件，顯示系統(tǒng)的配置及各種電氣參數(shù)，實現(xiàn)配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理。整個系統(tǒng)集成度高，能滿足武漢重型機(jī)械廠電力監(jiān)控系統(tǒng)分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的要求。
關(guān)鍵詞：儀表；組態(tài)軟件；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；光纖組網(wǎng)

0　 概述
　　目前，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、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的急劇增加，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。
　　安科瑞的Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機(jī)、通訊設(shè)備、計量保護(hù)裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺。 該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為武漢重型機(jī)床集團(tuán)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。
　　武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司(原武漢重型機(jī)床廠，簡稱武重)是國內(nèi)生產(chǎn)重型、超重型機(jī)床規(guī)格最大、品種最全的大型骨干企業(yè)。重型機(jī)床產(chǎn)品全部實現(xiàn)數(shù)控化。大部分產(chǎn)品達(dá)到國際九十年代水平，超重型數(shù)控立式車床、超重型臥式車床、超重型數(shù)控龍門移動鏜銑床達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。也是世界唯一能生產(chǎn)多品種超重型機(jī)床產(chǎn)品的廠家。
　　上海安科瑞電氣股份有限公司承接武漢重型機(jī)床集團(tuán)遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)項目的設(shè)計與實施。采用Acrel-3000型電力監(jiān)控系統(tǒng)， 本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：威泰立車公司、數(shù)控鏜床公司、數(shù)控銑床公司、武漢善福公司、武重鑄鍛公司、大件加工廠、中小件加工廠、辦公大樓8個單位13個配電室的電力儀表。
　　按照武漢重型機(jī)床集團(tuán)的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計，主要功能為：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(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打?。幌到y(tǒng)負(fù)荷、諧波的實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能，實際細(xì)化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。
　　整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于10KV監(jiān)控室內(nèi)，系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，通過現(xiàn)場總線連接到通訊服務(wù)器MOXA NPort5430 .13個配電室通過光纖組網(wǎng)與低壓配電系統(tǒng)等相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。

1　 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)   
　　本系統(tǒng)采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

　　間隔層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
　　中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
　　站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、音響等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
　　以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸。

2　 系統(tǒng)的主要功能
2.1  數(shù)據(jù)采集與處理
　　數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
　　數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
2.2  人機(jī)交互
　　系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；報警記錄顯示等。

2.3  故障報警及事故追憶
　　在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。

2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢
　　主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.5  電能成本管理
　　自動進(jìn)行日、月、年的電能統(tǒng)計，可以進(jìn)行尖、峰、平、谷時段設(shè)定，實現(xiàn)具有電能分時計費功能，同時生成日、月、年報表，電流曲線圖等。

2.6  用戶權(quán)限管理
　　可根據(jù)買方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。
2.7  儀表介紹
2.7.1  低壓進(jìn)線端裝ACR330ELH網(wǎng)絡(luò)電力儀表。
　　該裝置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz測量；四象限電能計量、復(fù)費率電能累計、THDu、THDi、CF(電壓波峰系數(shù))、THFF(電話波形因子)、電流K系數(shù)、電壓電流正/負(fù)零序分量、2-21次各次諧波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD顯示。

2.7.2  低壓功率因數(shù)補(bǔ)償回路ARC-12/J-C型功率因數(shù)自動補(bǔ)償控制儀。
　　該裝置具有功能：可以控制6～12組電容器的自動/手動投切，過壓保護(hù)、欠流鎖定、12DI輸入、Pt100溫度檢測控制柜內(nèi)溫度等功能。

2.7.3  其它回路ACR220EL網(wǎng)絡(luò)電力儀表。
　　具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。

3　 結(jié)束語
　　過去在各配電室的監(jiān)控系統(tǒng)都是“各自為政”，各類通訊協(xié)議的系統(tǒng)無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這不符合電氣值班人員精簡和系統(tǒng)集中監(jiān)控的發(fā)展。武漢重型機(jī)床集團(tuán)建立了各配電室之間的光纖網(wǎng)絡(luò)連接，集中于一個監(jiān)控室。通過集中監(jiān)控微機(jī)的軟件，讀取各配電室儀表的信息量，實現(xiàn)監(jiān)控機(jī)對全廠電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控?？梢粤私獾饺珡S電力系統(tǒng)狀況，這對電力系統(tǒng)事故狀態(tài)下的調(diào)度指揮也很有益處。
　　經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的功能。通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了控制各種儀表；實現(xiàn)對配電室數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統(tǒng)和簡易的操作，使系統(tǒng)更具有人性化。而且，本系統(tǒng)將硬件設(shè)備組裝在自行設(shè)計的通用開關(guān)柜中，實現(xiàn)集中管理，同時也便于系統(tǒng)的維護(hù)與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、層次化，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。采用組態(tài)軟件，減少了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)
[1] 任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國電力出版社 2007.4
[2] 周中    安科瑞電力監(jiān)控組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
[3] 馮國華 監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.
[4] 吳愛國 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].信息與控制，2003，32(5):458-461.