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

榮司詞¹
1. 上海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，對于武漢重型機床集團電力監(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)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地工程項目、標志性建筑/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、通訊設(shè)備、計量保護裝置等，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)可以為武漢重型機床集團提供“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。
　　武漢重型機床集團有限公司（原武漢重型機床廠，簡稱武重）是生產(chǎn)重型、超重型機床規(guī)格zui大、品種zui全的大型骨干企業(yè)。重型機床產(chǎn)品全部實現(xiàn)數(shù)控化。大部分產(chǎn)品達到九十年代水平，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到當代水平。也是世界*能生產(chǎn)多品種超重型機床產(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床集團遠程自動抄表系統(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。
　　按照武漢重型機床集團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；電能報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷、諧波的實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能，實際細化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習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、顯示器、UPS電源、打印機、音響等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機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確的顯示給用戶，達到配電監(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
　　自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計，可以進行尖、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（波形因子）、電流K系數(shù)、電壓電流正/負零序分量、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)補償回路ARC-12/J-C型功率因數(shù)自動補償控制儀。
　　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、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。武漢重型機床集團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)控微機的軟件，讀取各配電室儀表的信息量，實現(xiàn)監(jiān)控機對全廠電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控。可以了解到全廠電力系統(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)過科學的設(shè)計、安裝和調(diào)試，整套系統(tǒng)達到了預(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)的維護與更換，提高產(chǎn)品的模塊化、標準化、層次化，便于系統(tǒng)的擴展。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)濟效益。為電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運行和管理提供了科學、準確的依據(jù)。

參考文獻
[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：清華大學出版社，2001.
[4] 上海安科瑞電氣股份有限公司
地址：上海嘉定馬東工業(yè)園區(qū)育綠路253號

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