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福建星网锐捷电力监控系统的设计与应用

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赵斌

 安科瑞电气股份有限公司,上海 嘉定

 

摘要:介绍福建星网锐捷程电力监控系统,采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式,组网后通过现场总线通讯并远传至后台,通过Acrel-2000型电力监控系统实现变电所配电回路用电的实时监控。

 

关键词:工业现场;0.4KV变电所;智能电力仪表;Acrel-2000;电力监控系统

 

 0  概述

    福建星网锐捷通讯股份有限公司成立于1996年,公司秉承“融合创新科技,构建智慧未来”的经营理念,是国内领先的ICT应用方案提供商。2014年公司品牌价值132.13亿元。2010年6月,星网锐捷成功上市(股票代码:002396),成为一家以自主创新打造核心竞争力的公众公司。

    作为国家首批创新型企业,星网锐捷锻造了以企业研究院为核心、开放合作的自主创新体系。星网锐捷现有员工7000余人,其中研发技术人员占公司总人数的40%以上,每年持续将10%左右的销售收入投入研发,2014年研发投入达到5.4亿元。作为国家首批技术创新示范企业,星网锐捷多次承接和入选国家火炬计划、国家863计划项目、国家核高基重大专项,形成大批具有国内和国际领先水平的核心技术,截止2015年6月,共申请专利1998项。

    基于强大的创新能力,星网锐捷在网络通讯、交换机、云计算终端、瘦客户机、支付POS、“桌面云”、无线接入、宽带接入、统一通信、视频信息应用等各产品领域均形成了独特的领先优势,同时也致力于在移动互联网、云计算、物联网、下一代网络、智慧园区、大数据等新兴应用领域为客户带来前瞻的应用解决方案,并成功进军俄罗斯、印度、东南亚、非洲、美国等市场,向全球客户展示着“中国创造”的独特魅力。

    本项目为福建星网锐捷变电所电力监控系统。根据配电系统管理的要求,需要对福建星网锐捷两个变电所内的高压柜、低压配出线分别进行监控,以保证用电的安全、可靠和高效。

    Acrel-2000型低压智能配电系统,充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展,对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网,通过计算机和通讯网络,将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体,实现电网运行的远程监控和集中管理。

1  系统结构描述

    本监控系统主要实现福建星网锐捷通讯股份有限公司两个变电所的10/0.4kV配电系统进行用电监控。高压部分监控范围为高压柜上安装的7只许继WXH-831A和WCB-831A系列微机保护测控装置;低压部分监控范围为变电所低压柜上的T1、T2、T3、T4、T5、T6变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜。该高压系统总计有7只微机保护测控装置分一条总线直接接至串口服务器,低压系统144只ACR330ELH和ACR220EL型号的多功能电力仪表,分7条总线,通过串口服务器采集处理数据,最后通过网线连接至值班室内监控主机上,实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

    本监控系统采用分层分布式结构,即站控层,通讯层与间隔层;如图(1)所示:

 

 

图(1)网络拓扑图

    间隔设备层主要为:微机综合保护、多功能网络电力仪表等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内,这些装置均采用RS485通讯接口,通过现场MODBUS总线组网通讯,实现数据现场采集。

    网络通讯层主要为:通讯服务器,其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集,同时远传至站控层,完成现场层和站控层之间的数据交互。

    站控管理层:设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上,集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式显示给用户。 以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议,RS485采用屏蔽线传输,一般都采用二根连线,接线简单方便;通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据,数据最高传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗噪声干扰能力增强,总线上允许连接多达32个设备,最大传输距离为1.2km。

2  电力监控系统主要功能

    本项目针对这一个变电所的10/0.4kV配电系统进行用电监控;监控范围为变电所内的T1、T2、T3、T4、T5、T6变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜及高压侧仪表进行远程实时监控。

    进出线回路均采用ACR330ELH及ACR220EL多功能电力仪表,其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表,它能测量所有常规电力参数,如:三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度等多种电参量。并且本仪表带有光电隔离开关量输入接点和继电器控制输出接点,这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化等领域。

    低压回路实时监测,低压配电二次图见图(2),功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量,其中包括:线三相电压,电流,功率,功率因数,电能,频率等电参量及配出回路的三相电流;遥信功能实现显示现场设备的运行状态,主要包括:开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警;断路器变位时会发出报警信号,提醒用户及时处理故障。

 

 

图(2)低压配电二次图

    遥信和遥测报警功能,主要完成对低压各出线回路的开关运行状态和负载进线监控,对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警,提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能。见图(3)。

 

 

图(3) 实时遥信报警信息

    用电量报表功能,可选择时间段进行查询,支持任意时间段电度累计查询,具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联,方便用户修改回路名称,见图(4)。

 

 

图(4) 电能报表

    系统通讯结构示意图,主要显示系统的组网结构,系统采用分层分布式结构,同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常,绿色表示通讯故障。见图(5)。

 

 

图(5)系统通讯结构示意图

    负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线,点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换;帮助用户进线趋势分析和故障追忆,具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。见图(6)。

 

 

图(6)趋势曲线图

4  结束语

    随着社会的发展及电力的广泛应用,电力监控系统已成为全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的必然选择,本文介绍了Acrel-2000电力监控系统在福建星网锐捷的实行,可以实现对变电所高低压配电回路用电的实时监控。系统实现对采集数据的分析、处理,实时显示变电所内各配电回路的运行状态,对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框及语音提示,并生成各种电能报表、分析曲线、图形等,便于电能的远程抄表以及分析、研究。该系统运行安全、可靠、稳定,为企业解决用电问题提供了真实可靠的依据,取得了较好的经济效益。[2]

 

参考文献:

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10

 

作者简介:
赵斌,男,本科,安科瑞电气股份有限公司工程师,主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统.

技术交流:021-69158305 手机:18702111892 邮箱:2880157852@qq.com


 

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