露天"智能供配電管控一體化系統(tǒng)趙亮【摘要】現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展對配電系統(tǒng)運行的可靠性、安全性及其智能化管理提出了更高的要求.智能供配電管控一體化系統(tǒng)(下稱〃系統(tǒng)”)利用先進的具有交流采樣微機技術(shù)的小型PLCLM3317電量采集模塊，完成電力設備的正常及事故情況下的測量、保護、控制、電量計量、電網(wǎng)質(zhì)量分析.該系統(tǒng)可以同智能樓宇系統(tǒng)BAS、廠區(qū)綜合自動化控制系統(tǒng)融合在一起，以達到良好的管理作用,以成為一種必然的趨勢和發(fā)展方向.可廣泛應用于工礦企業(yè)、智能建筑、智能電網(wǎng)行業(yè).【期刊名稱】《露天采礦技術(shù)》【年(卷)，期】2013(000)003【總頁數(shù)】5頁(P45-48,52)【關(guān)鍵詞】智能供配電管控一體化系統(tǒng);交流采樣;PLC;LM3317電量采集模塊【作者】趙亮【作者單位】神華寶日希勒能源有限公司，內(nèi)蒙古海拉爾021025【正文語種】中文【中圖分類】TD613+41引言隨著電力系統(tǒng)自動化建設和改造不斷發(fā)展完善，電網(wǎng)企業(yè)大多已經(jīng)實現(xiàn)了對遠程變電站/電網(wǎng)發(fā)電機組/終端配電柜的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，即四遙功能。當前，各企業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟效益，開始對電力監(jiān)控實現(xiàn)無人值守模式或者遠程遙控操作。同時，企業(yè)供電質(zhì)量的高低對廠區(qū)的安全和正常生產(chǎn)影響很大，停電即意味著停產(chǎn)；供電系統(tǒng)故障時，由于缺乏電網(wǎng)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對事故發(fā)生的地點和原因不詳，很容易造成供電的二次事故，且恢復供電需要很長時間，影響廠區(qū)安全生產(chǎn)。因此系統(tǒng)的可靠性和合理性是十分重要的。有了完善的電力監(jiān)控系統(tǒng)就可以保障廠區(qū)電網(wǎng)的安全可靠運行，由此給企業(yè)帶來的社會和經(jīng)濟效益是巨大的。智能供配電管控一體化系統(tǒng)是為適應煤礦6kV及以下變電站及高低壓配電柜電力安全監(jiān)控系統(tǒng)而開發(fā)研制的，應用先進的現(xiàn)代電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機及網(wǎng)絡技術(shù)和控制技術(shù)，集測量、保護、控制、通訊、管理、信息記錄、電能計量與質(zhì)量分析于一體，具有國內(nèi)先進水平的電力監(jiān)控系統(tǒng)?？蓪崿F(xiàn)變電站無人值守運行方式。本文論述了在工礦企業(yè)〃智能供配電管控一體化系統(tǒng)”理論的提出，對指導工礦企業(yè)電力安全監(jiān)控的重要意義，并且闡述了這一新理論在工礦企業(yè)的應用前景。2智能供配電一體化系統(tǒng)的概述智能供配電管控一體化管理系統(tǒng)（以下簡稱〃系統(tǒng)”）是電氣、計算機、通信和自動控制技術(shù)有機結(jié)合的整體，可對內(nèi)各種類型的中低壓配電設備進行可靠的管理和控制。采用開放的現(xiàn)場總線技術(shù)，把各個智能化終端接通，建立一個先進、可靠、高效、安全且便于進一步擴充的集過程控制、配電系統(tǒng)安全監(jiān)測和計算機調(diào)度管理于一體并且具備良好開放性的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，完成對整個供配電過程的監(jiān)測與自動控制，滿足〃四遙”功能，實現(xiàn)〃現(xiàn)場無人值守，總站少人值班”的目標。系統(tǒng)集微機控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)于一體，將測、檢、保、控、管、網(wǎng)六大功能于一體的綜合性多功能自動化系統(tǒng)，有效地提高了開關(guān)設備運行的可靠性和準確性，實時為用戶提供所需要的信息，是用戶生產(chǎn)過程信息集成的重要組成部分，為系統(tǒng)的智能化管理提供了極大的便利。系統(tǒng)通過Profibus-dp現(xiàn)場總線技術(shù)將若干個開關(guān)柜組合成一套具有遙測、遙控、遙信、遙調(diào)功能的系統(tǒng)（數(shù)據(jù)遙測、狀態(tài)遙信、設備遙控、參數(shù)遙調(diào)一〃四遙”功能），集過程監(jiān)視、控制和計算機調(diào)度管理于一體，滿足智能化、信息化、自動化的發(fā)展要求。3傳統(tǒng)配電監(jiān)控系統(tǒng)傳統(tǒng)配電監(jiān)控系統(tǒng)，多采用儀表加通訊的方式，組成一套具有遙信單一功能的監(jiān)視系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)不能滿足智能化、信息化、自動化的發(fā)展要求，不具有人機之間交互的功能。傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng)有以下不足：1） 多數(shù)供配電系統(tǒng)，只能實現(xiàn)監(jiān)視，并不能實現(xiàn)控制和保護，能源利用效率低；2） 以人工操作方式為主，生產(chǎn)和維護效率低，不具有遠程操作和管理功能；3） 配電系統(tǒng)交流電參數(shù)信號無法直接通過PLC采集，通過其它方式采集信號，精度低，傳輸速率慢；4） 具有大量的二次線回路，成本增加，施工周期長、故障點比較多，檢修復雜；5） 無法實現(xiàn)計算機遠程監(jiān)控與管理，不具備“四遙”功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如1所示。圖1傳統(tǒng)配電監(jiān)控系統(tǒng)圖4智能供配電管控一體化系統(tǒng)組成系統(tǒng)由若干個低壓成套開關(guān)和控制設備、SCADA監(jiān)控組合成一套具有四遙功能的配電監(jiān)控管理系統(tǒng)，見圖2。圖2智能供配電管控一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5智能供配電管控一體化系統(tǒng)的應用智能供配管控一體化系統(tǒng)的6大功能：1）測量：具有對配電線路和電器本身的監(jiān)測及電參數(shù)顯示功能（電器狀態(tài)、電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、頻率、有功電能）；2） 檢測：系統(tǒng)故障類型自診斷、故障報警、故障定位、故障顯示、開關(guān)運行狀態(tài)坐-■■等/3） 控制：根據(jù)配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、運行參數(shù)，由工藝控制要求，總調(diào)度發(fā)出的各種控制指令；4） 保護：“PLC式智能電機綜合保護”替代原電機綜保器，可對配電線路實現(xiàn)全部的繼保功能，包括過壓、欠壓、過載、短路、漏電、三相不平衡保護、斷相等保護功能，而且所有參數(shù)和算法是開放的，采用柔性化設計，用戶可以現(xiàn)場調(diào)整；5） 管理：系統(tǒng)可實現(xiàn)能量管理功能，對廠區(qū)各配電點電能使用情況形成報表；6） 網(wǎng)絡：計算機信息技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)在低壓電器中的應用，不僅節(jié)省了大量電纜和二次控制線，而且提高了低壓配電與控制系統(tǒng)的自動化程度，同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡信息化、〃四遙”功能，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。6系統(tǒng)功能介紹通過組建的在線監(jiān)測網(wǎng)絡，將各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳送到分析中心數(shù)據(jù)服務器上，再利用安裝在中心主機上的評估分析軟件對每個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)作各種分析并將其評估結(jié)果作為分析、治理電能質(zhì)量問題的依據(jù)。PLC系統(tǒng)通過實時讀取線路的電參數(shù)數(shù)據(jù)，完成故障診斷功能，并可實現(xiàn)遠程計算機對配電柜投切控制功能。智能供配電管控一體化系統(tǒng)的中央控制室的功能應包括實時供配電系統(tǒng)運行顯示、用戶登錄、參數(shù)設置、系統(tǒng)監(jiān)測管理、用電質(zhì)量分析、電量管理、報警、實時曲線及歷史曲線、供電線路保護、供電線路故障自診斷、遠程控制、報表打印及上位管理機的管理功能等。監(jiān)控功能圖解見圖3。1）實時工藝流程圖顯示?？梢燥@示整個供配電系統(tǒng)的全廠運行圖，流程圖中所有配電柜的運行狀態(tài)采用綠色表示；停止狀態(tài)采用紅色表示；故障狀態(tài)采用黃色表示。流程圖中所有由PLC控制的設備應設置遙控按鈕，只有當設備正常時，遙控按鈕才可用，當設備出現(xiàn)故障信號時，應停止運行或禁止啟動這些設備。配電系統(tǒng)一次圖見圖4。圖3監(jiān)控系統(tǒng)管理功能圖解圖4配電系統(tǒng)一次圖2） 用戶登錄。操作員必須輸入正確的用戶名和操作密碼進行登錄后才能進入系統(tǒng)。系統(tǒng)對不同的用戶賦予了不同的操作權(quán)限，分為操作員權(quán)限和管理員權(quán)限。操作員只能進行設備操作和數(shù)據(jù)瀏覽，管理員可進行設備操作、數(shù)據(jù)瀏覽、參數(shù)設定、用戶和密碼維護。用戶登錄界面見圖5。圖5用戶登錄界面圖3） 供電系統(tǒng)運行模擬顯示。反映全廠區(qū)和各個供電設備、線路的運行狀況、運行參數(shù)。模擬顯示供電系統(tǒng)供電網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、位置、線路帶電狀態(tài)，線路基本電參數(shù)數(shù)據(jù)。4） 供電系統(tǒng)監(jiān)控管理。監(jiān)測數(shù)據(jù)管理：顯示監(jiān)測點電參數(shù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)表，內(nèi)容有：三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、有功電量?？煞謩e以全廠、任一單位、任一監(jiān)測點按賦予條件追溯查詢?nèi)我粫r段電參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)表。系統(tǒng)可自動生成各種計量數(shù)據(jù)的日報、月報、年報等，也可以實時動態(tài)生成分時分線電量統(tǒng)計報表；對于電能質(zhì)量統(tǒng)計、按照國際要求統(tǒng)計電能質(zhì)量參數(shù)的95%概率大值、最大值、最小值等，生成電能質(zhì)量綜合報表一電壓偏差報表、電壓電流負序分量報表、電壓電流各次諧波報表、電壓總諧波畸變率報表、頻率及三相不平衡度報表、各相總功率報表、功率因數(shù)報表。所有報表均可選擇打印輸出。5） 供電運行參數(shù)曲線。顯示監(jiān)測點電參數(shù)的實時數(shù)據(jù)曲線，有三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率等。可追溯查詢?nèi)我槐O(jiān)測點的任一時段的電參數(shù)數(shù)據(jù)曲線，分別有三相電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電量曲線。6） 超限報警記錄。自動檢測分析短路、過載、超壓、欠壓、漏電、斷相、三相電壓不平衡、三相電流不平衡等故障，實時報警，并記錄報警的監(jiān)測點名稱、編號、報警內(nèi)容、時間、超限參數(shù)、接受人。報警時，主計算機上顯示報警的監(jiān)測點名稱、編號、報警內(nèi)容、時間、超限參數(shù)、接受人密碼確認輸入框，只有經(jīng)授權(quán)獲得密碼的操作員才能接受報警，并消除報警信息。報警記錄可追溯查詢。顯示報警時間，故障設備名稱、編號、地點，故障類型、參數(shù)，報警接受人、接受時間。7） 用電計量管理。用電量自動抄錄統(tǒng)計：全廠小時用電量、日用電量、月用電量表。按單位和設備（監(jiān)測點）分別統(tǒng)計顯示班、日、月、年用電量報表。按用電類別統(tǒng)計日、月、年用電量報表。8） 用電量曲線記錄。顯示全廠實時用電功率曲線，本月份日用電量曲線，本年度月用電量曲線?？勺匪莶樵?nèi)珡S、任一單位、任一監(jiān)測點的任一班、日、月、年的用電量曲線。9） 用電量考核計算。全廠總用電量、總電費、綜合電耗統(tǒng)計計算。測定生產(chǎn)用電負荷，計算和設定各單位、監(jiān)測點的用電指標。計算各單位、監(jiān)測點的指標用電量、進尺電耗的超余考核表。10）報警功能。監(jiān)視報警功能主要包括供配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理、各種運行方式的設備運行工況變化，并能通過LCD和功能鍵盤為運行、檢修人員提供各種信息和報警。在LCD上以各種方式顯示故障設備、性質(zhì)、時間等。按需啟動打印機打印故障內(nèi)容及發(fā)生時間?？蛇M行歷史報警數(shù)據(jù)記錄與查詢。每個可能出現(xiàn)的報警有4種狀態(tài)：報警未消失未被確認。報警未消失已被確認；報警消失未被確認；報警消失已被確認。監(jiān)控計算機的顯示畫面的頂部或底部設置一個報警條。在報警條內(nèi)顯示最近3個報警未消失未被確認報警的詳細內(nèi)容，操作員通過畫面切換選擇報警表，報警表內(nèi)顯示中控操作站計算機中配置的所有報警列表及報警的詳細內(nèi)容。報警的詳細內(nèi)容包括：報警的當前狀態(tài)、每個〃未消失”的報警發(fā)生時間、每個〃消失”的報警發(fā)生時間及〃消失”的時間、每個〃已確認”的報警的確認時間和用戶、當報警出現(xiàn)時，報警打印機立即打印報警信息。11）自診斷功能。系統(tǒng)能在線診斷監(jiān)控系統(tǒng)中各設備的故障和軟件運行情況，能在軟件運行時對其軟件進行監(jiān)視。在系統(tǒng)的硬件或軟件或網(wǎng)絡發(fā)生異?；蚬收蠒r，能發(fā)出告警信號并提供相關(guān)信息。應提供相應的軟件給操作人員對計算機系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定進行在線監(jiān)控。在線診斷出設備故障時自動進行冗余切換并告警。當計算機系統(tǒng)及各單元發(fā)生故障或發(fā)生錯誤時，自診斷程序能正確地判斷出故障內(nèi)容，能對外部設備和計算機硬件進行檢測，指出故障插件，使之退出在線運行，以便迅速更換。檢測結(jié)果可打印記錄。7經(jīng)濟效益完善和可靠的智能供配電管控一體化系統(tǒng)，可以幫助工礦企業(yè)提高勞動生產(chǎn)效率、達到減員增效的目的，為煤礦安全生產(chǎn)提供了保障，產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會效益。進行電能質(zhì)量監(jiān)測，可以實時掌握電網(wǎng)的運行工況，調(diào)整運行方式，優(yōu)化運行，預防事故。系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能可以幫助管理人員分析問題，為合理指揮生產(chǎn)、預防事故、設備預防檢修、事故調(diào)查分析、規(guī)劃用電負荷、制定節(jié)電措施提供科學依據(jù)，提高設備運行的科學管理、合理使用、預知檢修和安全運轉(zhuǎn)。用電機保護器和電量計量裝置即可換得小型LM3317PLC，節(jié)省了原配電室的大型PLC及控制柜，節(jié)省投資。減員增效方面：電力參數(shù)自動采集、傳輸、引入高新技術(shù)，改變了長期以來采用人工測量的模式、實現(xiàn)了全面、完整、準確、動態(tài)、迅速、自動獲取電力參數(shù)的方法，減輕了勞動強度，減少了工作人員，為現(xiàn)代化、科學化管理打下了良好的基礎(chǔ)。電能管理方面：能夠記錄日、周、月、年負荷，精確計算本礦各科室各班組電力消耗（電費）與用電需量，從而實現(xiàn)優(yōu)化負荷分配，節(jié)約電費。提高可靠性方面：實現(xiàn)電力參數(shù)自動測量后，可及時、全面、準確、動態(tài)地掌握參數(shù)的變化，為網(wǎng)絡規(guī)劃、建設、改造提供可靠數(shù)據(jù)。為領(lǐng)導決策提供可靠依據(jù)；為值班管理人員提供準確信息，依據(jù)這些信息，及時改變運行方式就會確保電力設備安全運行。保證用戶安全用電。協(xié)助合理安排檢修計劃，降低成本；對隱患提前預警，防止事故發(fā)生，保證生產(chǎn)正常運行；出現(xiàn)故障時及時反映故障原因，使故障及早排除。提高工作效率：免除日常抄表工作和報表計算；減小維護人員工作量及勞動強度，各種資料、圖紙、報表實現(xiàn)電子信息化。提高調(diào)度水平：實現(xiàn)各電力參數(shù)，狀態(tài)信息實時顯示，實現(xiàn)遠程控制，實現(xiàn)遠程整定各種保護參數(shù)。節(jié)能方面：智能供配電管控一體化系統(tǒng)實現(xiàn)了供配電系統(tǒng)的自動化，對各子系統(tǒng)實現(xiàn)了集中控制、管理、故障診斷、程序控制、科學調(diào)度，充分提高了設備的運行效率，避免設備的無效運轉(zhuǎn)，降低電力損耗，實現(xiàn)了節(jié)能節(jié)電。安全經(jīng)濟效益方面：安全經(jīng)濟效益是指通過安全投資實現(xiàn)的安全條件，在生產(chǎn)和生活過程中保障技術(shù)、環(huán)境及人員的能力和功能，并提高其潛能，為社會經(jīng)濟發(fā)展所帶來的利益。安全的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)為間接經(jīng)濟效益，它更多的是預防，改善了工人的工作條件。掌握了無功功率的變化后，可根據(jù)需要有針對性的進行無功補償，降低損耗，確保系統(tǒng)經(jīng)濟運行。8結(jié)語本系統(tǒng)集過程監(jiān)視、控制和計算機調(diào)度管理于一體，通過LM電參數(shù)采集模塊實現(xiàn)交流電壓、交流電流信號直接采集，顯示每個回路的相電壓、相電流、有