宁波慈溪城北水厂电力监控系统的设计与应用

时间：2019-06-25

周晓丽

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定

摘要：随着电力使用途径的不断拓宽以及复杂程度的目益提升，随着企业改革的不断深入，加强了对于电力系统的重视,对用配电管理的现代化水平要求越来越高，力求借助监控系统达到对于电力系统运行的有效掌控，进而避免各种问题的产生，以提升电力应用的安全性、畅通性、稳定性。在满足同样用电功能的同时，实现用电和设备危险预警、减少电量消耗和电力需求，达到安全用电、节约资源，实现“安全用电、经济用电、有序用电、智能用电”的用电目标。本文通过宁波慈溪城北水厂项目中的变电所的应用介绍电力监控系统在自来水厂领域中的应用。
关键字：电力系统；水厂；监控系统；配电监测；
0 引言
配电自动化，是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。其目的是提高供电可靠性，改善电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。
随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长，各种新型负载不断涌现，用户更加关注电能质量问题，同时也对电能质量提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战，以实现配电系统持续可靠、高效低耗的运行。本文通过对宁波慈溪城北水厂项目电力监控系统的建设，介绍电力监控系统在自来水厂中的应用。
1 项目概述及建设目标
信息时代的到来，要求不间断供电的设备越来越多，给供电提出了更高的要求。停电或限电会导致减产，而忽然的停电则会危害工厂的重要设备。落后的人工配电方式，针对现代化的制造业是不适用的。只有实现配电自动化，才可能大限度地提高供电质量，满足人们日常生活工作与生产的需要。实现配电站自动化可提高供电的可靠性。实现电力系统自动化，可减少故障次数，缩小事故范围，缩短事故时间，为恢复供电、分析、诊断、报告事故原因提供有效的依据。
现宁波慈溪城北水厂为响应国家节能减排政策故对低压等级配电做升级改造。为保证该设施供配电可靠故配置电力监控系统，实时监测并保存数据以便后期管理。
2 电力监控系统的设计
在监控系统的设计中，要充分考虑客户的实际需求，以及电力系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择监控设备，这既有利于减少系统运作的成本，同时也有利于系统功能的实现。
本项目的电力监控系统，可以实现对站内配电回路的实时监控，有利于电能管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示站内各个配电回路的运作状态，当站内电力系统的负载越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析站内各部分的用电状况，使站内的用电活动更加安全，从而保证厂区内人员的生命安全，提高车间工作人员的工作效率。
2.1 系统结构
依据宁波慈溪城北水厂的配电情况分布情况，在线监测系统建设采用分层分布式结构，系统包括：站控管理层、网络通讯层、现场设备层。系统网络结构如图所示：

站控管理层管理人员与计算机进行人机交互的直接窗口，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，是系统的上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS电源等组成。
通讯层使用的设备为串口服务器。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
现场设备层主要是连接于网络中用于电参量采集测量的安科瑞PZ系列的仪表等，也是构建该配电系统必要的基本组成元素。现场配置PZ系列电能表，实现低压回路三相电流、三相电压、频率、功率、四象限电能等电参量监测；并对每个回路断路器分合闸状态进行监测。
2.2 网络设计
电力监控系统中的网络系统能够及时的对数据进行传输，并迅速传递操作指令，是实现电力监控系统各项功能的基础。把现场每个设备就地与总线连接，之后在把各条总线全部接入通讯网关，来实现与主机的传递。
2.3监控系统软件功能设计
系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。
2.3.1数据的采集与处理
数据采集主要包括模拟量以及开关量的采集。模拟量的采集主要是对线路电压、电流、功率、功率因数、频率等信息进行采集，开关量的采集则主要是对断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的工作状态，以及断电保护、运行故障等报警信息进行采集，实现远程数据的本地实时显示。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

2.3.2数据报表统计
电力监控系统以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇*计功能，用户可自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。

2.3.3报警信息设置及查询
电力监控系统的数据记录功能主要就是对断路器分合状态以及保护动作的前后顺序进行记录，它要求系统中必须有足够的内存空间，进而长时间的、大量的对数据信息进行记录和存储。其次，电力监控系统的数据记录功能也包括对故障信息的记录，即对故障发生时的实时电流、实时电压等数据进行记录存储。电力监控系统能通过管理人员对电压、电流及功率的设置，从而实时监测配电情况，是否出现短路或者负荷等情况，便于工作人员解决。

2.3.4用户权限管理

电力监控系统为了本项目系统安全稳定运行，用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理通过可靠的安全**。

3供配电设计中应用电力监控系统的意义
综上所述，电力监控系统能有效的提高现场工作效率，大缩短断电时间。通过对电力监控系统设置，工作人员可以在短时间内做出正确的判断并进项操作。同时现场人员可以同步了解电能流量状态，比如检查电网运行是否平衡等。在全面了解电网状态的情况下，工作人员能及时、准确的处理故障。及时工作人员不在现场，也可以系统发短信至值班人员，从而获得及时信息。根据系统反映的设备实际使用情况，便于工作人员合理安排相关维护工作。此外，系统还可以显示整个网络状态的总览图，有助于辨别故障区域。
在企业设置电力监控系统，可以实现对企业低压配电回路的实时监控，有利于电能管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还及时的显示各个配电回路的运作状态，当电力系统的负载越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析企业内各部分的用电状况，从而保证企业内人员的生命安全，提高工作人员的工作效率。

参考文献
[1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》，任致程、周中，中国电力出版社
[2]《电力监控系统在供配电设计中的应用》，高士宏，科技风
[3].《电力集中抄表系统中的通信技术》[J].电力系统通信，徐平平，邱玉春

15216751208

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