电力监控系统在东方地球物理公司涿州基地的应用

 

温刚

安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定  201801

摘要：近年来，“大数据”已经成为科技界和企业界关注的热点，观察各种复杂系统得到的大数据，直接反映的往往是一个个孤立的数据和分散的链接，但这些反映相互关系的链接整合起来就是一个网络。本文介绍基于acrel-2000电力监控软件和网络电力仪表而设计实现的一套分散式采集和集中控制管理的“大数据”配电自动化系统。

0引言

2012年3月，美国奥巴马政府宣布投资2亿美元启动“大数据研究和发展计划”，这是继1993年美国宣布“信息高速公路”计划后的又一次重大科技发展部署。美国政府认为大数据是“未来的新石油”，将“大数据研究”上升为国家意志，对未来的科技与经济发展必将带来深远影响。一个国家拥有数据的规模和运用数据的能力将成为综合国力的重要组成部分，对数据的占有和控制也将成为国家间和企业间新的争夺焦点。与大数据的经济价值相比，大数据研究的科学价值似乎还没有引起足够的重视。

安科瑞的acrel-2000型电力监控系统软件借助了计算机、通讯设备、计量保护装置等，为系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台。该电力监控系统可以提供“监控一体化”的整体解决方案，主要包括实时历史数据库acrspace、工业自动化组态软件acrcontrol、电力自动化软件acrnetpower等。

本文以东方地球物理公司涿州基地处为例，试图对基于acrel-2000电力监控软件的大数据在电力监控系统的研究谈几点粗浅的认识，希望引起有关领域科技人员的争鸣。

1项目介绍

中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司（简称东方地球物理公司，英文缩写bgp），是中国石油天然气集团公司控股的专业服务公司,现有员工21000余人，注册资本47.71亿元。公司总部设在距北京城区60公里的河北涿州市。 东方地球物理公司是国际地球物理承包商协会(iagc)会员，先后通过iso9001质量管理体系、iso14000环境管理体系、职业安全健康管理体系认证。

东方地球物理公司是一个以地球物理勘探业务为主体，集地球物理勘探、多元开发、旅游接待、公共事业为一体的跨国经营企业。主要从事国内外陆地、浅海地震勘探及综合物化探采集、处理、解释，以及与地球物理（化学）勘探有关的技术及装备研发、产品研制、技术引进与产品销售，国内外技术工程承包与劳务输出等。

东方地球物理公司涿州基地供电系统分为三大部分，城区供电系统，开发区供电系统，学园小区供电系统。电压等级均为10kv。进线共6路，分别为513#、527#、524#、525#、549#、512#，为涿州新安、永安、东安、平安、广安、学园6个小区的居民和单位供电。供电系统图分别如图1、2、3所示。

图1

图2

图3

2用户需求

现场一个调度中心，三个分中心：城区5号院（包括12个变配电室）、开发区6号院（包括8个变配电室）和学园小区。三个分中心分别有管理各自辖区的电力监控系统，再通过公司内部局域网组网，统一上传到调度中心总电力监控系统，实现数据集中管理、分析处理。软件大概功能要求如下：

1）电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称、ct变比、电流越限值及开关状态等信息。

2）对各回路的电流绘制趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况

3）对各回路的电能集抄功能，并自动生成符合客户管理需求的用电报表、棒图

4）对各回路异常用电及非操作票范围内的分合闸操作进行报警，便于管理人员实时掌握并分析配电运行情况。现场断路器无辅助触点，分合闸报警要求通过软件在后台进行虚拟遥信的判断。

5）报警联动：现场三个系统（配电、视频、换热）所有的报警信息统一发送到现场的客户服务系统中，便于集中分析处理。

6）操作票：各个分中心在检修变配电室设施前，通过各自的电力监控系统，填写相应操作票，打印，然后上传给调度中心，调度中心值班人员根据上传的操作票信息在调度中心的总电力监控系统中进行相应的屏蔽、恢复报警操作，完成一整套操作票流程。

7）其他要求：gps校时；现场有电机回路启动时电流很大，经常出现越限报警，要求躲过启动电流，屏蔽启动电流引起的报警；加入电流月峰值棒图及电能月棒图；要求加入谐波越限报警功能；变压器温度要求设置报警限值等等。

3设计方案

 3.1参考标准

  系统的设计满足以下所列制造和试验标准：

jgj/t 16-92             《民用建筑电气设计规范》

gb/j63-90               《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

gb/t13730               《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》

gbj63-93                《电力装置电测量仪表装置设计规程》

gb2887                  《计算站场地技术要求》

gb/50198-94             《监控系统工程技术规范》

gb50254/59-96           《电气装置安装工程施工及验收规范》

iec-61131-3             《图形可编程标准》

 3.2组网结构拓扑图

 为满足配电室统一监控的要求，东方地球物理公司分布于涿州市的21个配电现室场安装的安科瑞公司网络电力仪表通过屏蔽双绞线手拉手式与通讯采集箱内串口服务器相连接，串口服务器通过光纤经公司内部局域网将数据传输至监控中心，组网结构图如图4所示：

图4

4 系统功能

上位机软件采用acrel-2000电力监控软件，通过软件进行设备配置、数据库变量配置、界面设计等，完成了在上位机软件监控及电力监控的功能。

4.1配电系统一次示意图： 10kv和0.4kv配电室配电回路运行状态使用一次图形式显示回路的电压，三相电流、有功无功功率、功率因数和频率，界面如下图5、6、7所示：

图5

 图6

  

图7

 4.2报表功能：通过报表功能可以查询任意时刻回路的全常规电参量数据、回路的用电量。用户主要关注的是用电量报表，用电量报表用于电费计量以及与核对后进行成本核算，如下图8、9所示；

  图8

图9

4.3趋势曲线：acrel-2000电力监控系统提供了实时和历史两种曲线的分析界面，通过调用回路实时曲线界面分析该回路的负荷运行状况；如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析，如下图10所示：

图10

4.4 电流越限报警设置：电力监控系统定义了电流越限报警设置界面，用户根据各个回路现场线缆的横截面（粗细）决定设定电流预警值，避免电流过大造成用电事故发生。如下图11所示：

图11

4.5 报警提示和查询界面：电力监控系统实时和历史报警界面，实时报警会弹出报警窗口提示，历史报警通过查询得出，如下图12、13所示：

图12

图13

4.6 操作票界面：各个分中心在检修变配电室设施前，通过各自的电力监控系统，填写相应操作票，打印，然后上传给调度中心，调度中心值班人员根据上传的操作票信息在调度中心的总电力监控系统中进行相应的屏蔽、恢复报警操作，完成一整套操作票流程。已完成操作票支持按编号、园区、配电室进行查询，如图14所示。

图14

5 运行效果

 随着社会的发展及电力的广泛应用，智能电力监控系统已成为必然选择，acrel-2000电力监控系统完成以后，减少了电气值班人员，实现了现场信息的实时监测；通过报警窗口的应用，提示电气值班人员，查找原因消除电气隐患，使值班人员更加安全，整套工作的实施也更加人性化。

6 结束语

本文以acrel-2000电力监控系统的三层网络拓扑结构为核心，分析了网络拓扑结构的选型，以及acrel-2000电力监控系统的功能和性能指标。在电力监控系统中，配置网络电力仪表具有实施简明、投资少等显着优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

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]《智能楼宇控制系统的设计与实施技术》， 黎连业、朱卫东、李皓，清华大学出版社

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]《智能楼宇控制系统的设计与实施技术》， 黎连业、朱卫东、李皓，清华大学出版社

作者简介：

温刚，男，本科，毕业于青岛科技大学自动化学院，从事变配电监控系统工作。 email: 2880157863@qq.com手机：13564221630  qq:2880157863