Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)
在印度50萬噸焦化項目的應(yīng)用
董建鋒
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：本文主要介紹印度50萬噸焦化廠區(qū)，采用智能電力儀表、微機保護、馬達保護對配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號的采集以及對高壓回路的控制。通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺，進行智能化組網(wǎng)。Acrel-2000系統(tǒng)在印度50萬噸焦化廠的應(yīng)用，加強了工廠配電系統(tǒng)的安全可靠性，也為廠區(qū)節(jié)約了大量人力成本，實現(xiàn)了工廠監(jiān)控的智能化。
關(guān)鍵詞：印度50萬噸焦化智能電力儀表 Acrel-2000型 電力監(jiān)控系統(tǒng)
1 項目概況
印度烏塔姆（Uttam）鋼公司在馬哈拉施特拉邦Wardha（Wardha地區(qū)有著豐富的煤炭和鐵礦石資源，交通便利，有公路和鐵路通過）建設(shè)年產(chǎn)量為50萬噸的生鐵廠，配套項目包括一座燒結(jié)廠和一座50萬噸焦化廠，整個項目預(yù)計投資110億盧比（2.28億美元）。
50萬噸焦化廠建設(shè)內(nèi)容包括備煤車間、煉焦車間、煤氣凈化車間等生產(chǎn)設(shè)施以及配套的公用輔助設(shè)施；作為其他廠區(qū)的能源供應(yīng)區(qū)，配電安全方面顯得尤其重要，要求也更高，在電力操控方面必須要求安全、可靠、快捷，依靠人工現(xiàn)場操控已經(jīng)不能滿足該項目的實際要求。上海安科瑞電氣股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化廠現(xiàn)場施工調(diào)試智能電力系統(tǒng)；主要完成對焦化廠內(nèi)的6.6KV配電系統(tǒng)和0.4KV配電系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，確保焦化廠供電系統(tǒng)正常運行。
2 用戶需求
上海安科瑞電氣股份有限公司變配電管理系統(tǒng)軟件的功能需滿足：具有用戶權(quán)限管理、一次主接線圖實時監(jiān)測與顯示各回路的電參量、接入裝置的一次設(shè)備的分合閘狀態(tài)、配電運行工況報表、6.6KV斷路器的遙控功能、6.6KV微機保護的定值在線修改功能、監(jiān)視及查詢打印功能。
上海安科瑞電氣股份有限公司完成三套系統(tǒng)：一個6.6KV系統(tǒng)，對其所采用的10臺ACRM4系列微機保護測控裝置和1臺ACRM5系列微機保護測控裝置進行通訊完成電力監(jiān)控功能；一個0.4KV系統(tǒng)A，對其所采用的52臺電力儀表通訊完成電力監(jiān)控功能；另一個0.4KV系統(tǒng)B，對其所采用的39臺電力儀表完成電力監(jiān)控功能。
3 設(shè)計方案
上海安科瑞公司根據(jù)印度50萬噸焦化現(xiàn)場的實際情況為其選用了ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1 Acrel-2000符合的標準
本技術(shù)方案以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的有效標準為依據(jù)，國標未列入部分應(yīng)參考IEC最新標準和規(guī)范。如標準間有矛盾時，應(yīng)以較高標準為準。
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
GA/T74-94 《中華人民共和國安全防范行業(yè)標準》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
GB/T17626.6 《射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度》
GB/T17626.8 《工頻磁場的抗擾度試驗》
GB/T17626.10 《阻尼振蕩磁場抗擾度試驗》
GB/T17626.11 《電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗》
GB/T17626.12 《振蕩波抗擾度試驗》
GB/50171-92 《電氣裝置安裝工作盤柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范》
GB/T13729-92 《遠動終端通用技術(shù)條件》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB/T15145-94 《微機保護裝置通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠動終端通用技術(shù)條件》
DL/T630 《交流采樣遠動終端通用技術(shù)條件》
GB/T13850 《交流電量轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字信號的電測量變送器》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)程》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
3.2 Acrel-2000設(shè)計方案
圖1 圖2 圖3
圖1為6.6KV配電系統(tǒng)拓撲圖
圖2為0.4KV系統(tǒng)A配電系統(tǒng)圖
圖3為0.4KV系統(tǒng)B配電系統(tǒng)圖
上圖均為安科瑞電氣股份有限公司為印度50萬噸焦化項目選用的Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)在該項目上的具體應(yīng)用拓撲圖；Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)主要分為3層：站控管理層（工控機、打印機、UPS電源）、通訊管理層（PCI擴展卡）、現(xiàn)場設(shè)備層（現(xiàn)場智能裝置）。
如圖所示：現(xiàn)場中的IO設(shè)備的通訊線纜采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線。
3.2.1現(xiàn)場設(shè)備層
如圖1所示為6.6KV系統(tǒng)拓撲圖，6.6KV高壓配電柜主要包含2臺進線柜（主進線柜、備用進線柜）、2臺PT柜、4臺變壓器出線柜、2臺電動機出線柜、1臺母聯(lián)備自投柜。在該系統(tǒng)中，安科瑞電氣股份有限公司為滿足用戶在高壓回路回路的要求且本著為用戶節(jié)約成本的原則，現(xiàn)場設(shè)備層配置：在2路進線柜上為其選用我公司2臺ACRM4-F綜合保護（LCD顯示、線路保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能）；在2臺電動機出線柜上為其選用我公司2臺ACRM4-M綜合保護（LCD顯示、電動機保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能）；在4臺變壓器出線柜上為其選用我公司4臺ACRM4-T綜合保護（LCD顯示、配變電保護測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能）；在2臺PT柜上為其選用我公司2臺ACRM4-U（LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的全面綜合保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能）；在1臺母聯(lián)備自投柜上為其選用我公司1臺ACRM5-B（LCD顯示，備自投保護、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠程通訊等功能）。
如圖2所示為0.4KV系統(tǒng)A拓撲圖，主要監(jiān)測水泵房內(nèi)三相電流、電壓、電度等電參量。安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表，該電力儀表可以測量三相電流、三相電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度等，嵌入式安裝方式；完全滿足了客戶的要求，且安裝方便，性價比高。
如圖3所示為0.4KV系統(tǒng)B拓撲圖，主要監(jiān)測備煤車間、煉焦車間等電動機電力參數(shù)。用戶主要查看電動機三相電流、電壓、電度等電參量以及查看電動機運行狀態(tài)及修改定值等。
安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，同樣給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表來采集現(xiàn)場電參量（在電動機保護回路上配有其他廠家馬達保護裝置）
3.2.2通訊管理層
通訊管理層：采用臺灣MOXA CP134U-I通訊擴展卡，具有超過800 Kbps 數(shù)據(jù)吞吐量，效能全球第一，4口具備ADDC™ RS-422/485接口速率高達921.6 Kbps，4線 RS-485傳輸距離最長可達1.2 km，內(nèi)建15 KV ESD 突波保護或可選擇2 KV光電隔離保護，支持128 byte FIFO驅(qū)動程序和內(nèi)建軟硬件流量控制，通用的PCI可兼容3.3/5V的PCI和PCI-X，支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驅(qū)動，提供節(jié)省空間的low profile通訊多串口卡可供選擇。
3.2.3站控管理層
配置為EVOC IPC-810B Core2 2.66G /1G/160G +鍵鼠+音箱等。
深圳研祥工業(yè)計算機（IPC810B），完成對整個電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫管理，在線及離線計算，運行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數(shù)據(jù)報表等系統(tǒng)監(jiān)測等功能。
計算機主要配置：
CPU：PIV 3.0
內(nèi)存：1G
硬盤：監(jiān)控工作站160G
顯示器：三星19寸寬屏LCD顯示
接口：1000M以太網(wǎng)、RS232接口、LPT口、BNC視頻輸出接口、4個PCI、2個USB口，聲卡，14槽工業(yè)級底板等
DVD/VCD光驅(qū)刻錄機
4U標準上架式機箱
漫步者音箱一套（用于音響報警）
該計算機為工業(yè)計算機，大風量風扇設(shè)計，開門抽拉可拆換濾網(wǎng)，散熱可靠、維護簡便、特殊的抗震措施，保證機器在惡劣工業(yè)環(huán)境中正常工作；
UPS電源為C1KS/1KVA 待機30分鐘 塔式
監(jiān)控主機采用正版簡體中文WindowsXP操作系統(tǒng)軟件，電力監(jiān)控軟件采用安科瑞Acrel-2000型電力監(jiān)控組態(tài)軟件
4 施工難點
4.1 現(xiàn)場施工溝通問題
在印度Wardha地區(qū)，由于焦化廠現(xiàn)場施工比較復(fù)雜，且施工方面均是包給印方工人，我們提供現(xiàn)場技術(shù)支持和負責軟件調(diào)試，所以和現(xiàn)場印方工程師以及當?shù)毓と私佑|比較多，當?shù)厝怂v的英文很不標準，起初在語言交流方面比較困難，需要當?shù)胤g才能流利溝通，后來漸漸熟悉了，通過手勢配合基本的英語也能交流。當?shù)赜《热撕軜銓崳瑢ξ覀冎袊艘埠苡焉�，盡管他們生活很落后，但是很樂觀。
4.2 現(xiàn)場施工天氣問題
當?shù)?FONT size=3>3月份的天氣就比較炎熱，中午平均氣溫可達46度左右，即使穿著防熱抗紫外線的外裝，高溫對我們國內(nèi)技術(shù)工程師也是一種考驗，為了避免中暑，最有效的方法就是喝水，基本上一天要喝8、9升的水，否則就容易中暑，嚴重影響工作。
4.3 施工中技術(shù)問題
調(diào)試高壓綜合保護時，數(shù)據(jù)可以正常上傳，但是不能控制分合閘狀態(tài)。
到達印方現(xiàn)場，最緊急的任務(wù)就是要調(diào)試高壓綜合保護，因為現(xiàn)場需要上電，以供部分設(shè)備調(diào)試所用。在本地遙控回路的分合閘工作正常，但是不能控制遠程，即使重新刷新了綜保內(nèi)的邏輯程序，依然不起作用，請印方當?shù)仉姎夤こ處焻f(xié)助解決，雖然有當?shù)胤g，有些專用術(shù)語還是很難溝通，經(jīng)過很長時間，才檢查出來，原來是綜合保護的遠程控制繼電器供電端沒有通電，以致在后臺輸出分合命令時，綜合保護內(nèi)部繼電器不動作。
現(xiàn)場用到其他公司的馬達保護器，在印方提供的說明書上顯示是標準的MODBUS-RTU通訊協(xié)議，但是馬達保護器對下發(fā)的命令一直沒有響應(yīng)，后來通過印方和中方工程師協(xié)調(diào)，要來廠家報文格式，原來是非標的協(xié)議，根據(jù)廠家的報文格式，重新編寫了數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序，才完成了正常通訊。
5 系統(tǒng)功能
5.1 用戶權(quán)限管理
針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，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。通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
用戶權(quán)限管理在本項目中顯得尤其重要，因為在6.6KV系統(tǒng)中要對現(xiàn)場的所有綜合保護實行控制，高權(quán)限的設(shè)定保障了現(xiàn)場操作的規(guī)范性合格性，同時具有操作票設(shè)置，規(guī)范了對高壓柜遠程操控的順序。
5.2 系統(tǒng)6.6KV主界面
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文界面，CAD圖形顯示配電系統(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)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。
在6.6KV系統(tǒng)一次圖上，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)、灰色表示手車分離狀態(tài)）可以看到現(xiàn)場斷路器運行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲能狀態(tài)等。
登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看6.6KV各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度、）；登錄最高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場斷路器實現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。
5.3 0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B操作界面
Acrel-2000具有友好的人機界面，在0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B主界面，登錄普通權(quán)限用戶，可以查看現(xiàn)場水泵房以及2臺運行變壓器工作的電參量，方便客戶查看回路各類電參量，主要包括：電流、電壓、電度等。
5.4 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報警
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光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)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
5.5 趨勢曲線分析
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。
5.6 報表統(tǒng)計
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動生成報表并有報表打印功能，可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，同時這些報表也能以Excel的格式導(dǎo)出。
6 運行效果
隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為大型工廠必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在印度50噸焦化項目的應(yīng)用，可以實現(xiàn)遠程對6.6KV高壓柜的遙控功能，實現(xiàn)了遙控智能化，也為印方節(jié)約了大量人力成本和減少了因斷電引起的巨大損失，遠程遙測功能能實時顯示現(xiàn)場電參量，方便值班人員查看；給高級用戶設(shè)置定值修改功能同樣人性化地提高了值班人員操作的安全系數(shù)；同時系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究；報警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時檢查現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況。
在Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用之前，整個工廠的用電基本上靠人工來操作，投入了大量的人力資源，現(xiàn)場的設(shè)備運行狀態(tài)也不能及時被值班人員掌控，增加了工廠設(shè)備運行時的隱患。Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)完成以后，減少了電氣值班人員，實現(xiàn)了現(xiàn)場信息的實時監(jiān)測；通過報警窗口的應(yīng)用，消除了電氣故障，遠程的遙控操作，使值班人員更加安全，整套工作的實施也更加人性化。
印度作為我國南亞地區(qū)最大的貿(mào)易伙伴，是我國商品的重要出口國，更是我國原材料和軟件等重要產(chǎn)品的進口國。印度在冶金領(lǐng)域通過焦化廠項目對我司電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，推進了我司在國外冶金工程方面電力系統(tǒng)的發(fā)展，為公司在工程方面積累更多經(jīng)驗。
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
作者簡介：
董建鋒（1984－），男，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)
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