安科瑞 張奇峰

　　江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰 214405

　　摘要：介紹克拉瑪依石西作業(yè)區(qū),，采用智能電力儀表,、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式,，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺,，通過Acrel-5000型能耗管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

　　關(guān)鍵詞：克拉瑪依石西作業(yè)區(qū);智能電力儀表;Acrel-5000;能耗管理系統(tǒng);

　　0 概述

　　截止到2014年4月底,，本單位綜合能耗為3.26×104tce,，油氣生產(chǎn)單耗136.78kgce/t，主要生產(chǎn)及能耗數(shù)據(jù)見表1-1.

　　表1-1 作業(yè)區(qū)主要生產(chǎn)及能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表　　

　　生產(chǎn)現(xiàn)狀：

　　作業(yè)區(qū)目前有比較完善的能源計量器具信息庫,。實現(xiàn)了能源計量器具分級分項分類統(tǒng)計分析及動態(tài)管理,。通過實施測量管理體系、標(biāo)準(zhǔn)宣貫培訓(xùn)和現(xiàn)場監(jiān)督等活動,，強化了能源計量管理,，提高了能源計量基礎(chǔ)保障作用和管理水平。

　　但是,，各個集輸站庫的用電計量只有總電量計量,，站庫內(nèi)的注水系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)等沒有分線計量,，且單臺能耗設(shè)備也無電量計量,，不利于提高作業(yè)區(qū)現(xiàn)場設(shè)備管理水平，也不利于細(xì)致作業(yè)區(qū)能耗分析工作

　　項目建設(shè)內(nèi)容：現(xiàn)場需要做能耗管理系統(tǒng)改造的有三個站,，分別為石南31聯(lián)絡(luò)站、石西集中處理站和石南油田油氣處理站,，其中石南31聯(lián)絡(luò)站有儀表78塊,石西集中處理站有儀表35塊,石南油田油氣處理站有儀表59塊,，監(jiān)控范圍為變配電所儀表,。

　　由于現(xiàn)場三個需要做能耗監(jiān)控系統(tǒng)改造的三個石油站相互之間距離很遠(yuǎn)(大概十幾公里)，而且現(xiàn)場在沙漠中不適宜布線,，也沒有信號,，現(xiàn)將三個站分別做成獨立的三個能耗監(jiān)控系統(tǒng)。

　　1 需求分析

　　為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控,。需要對項目現(xiàn)場的配電室中進線及出線回路進行電壓,、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控,。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常,，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施,，避免安全事故的發(fā)生,。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間,，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改,，建立能耗多級計量體系提供用能分析依據(jù)。

　　本技術(shù)條件適用于克拉瑪依石西作業(yè)區(qū)配電室,。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性,、易于擴展、便于維修與維護,。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件,，但不僅限于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求,。

　　數(shù)據(jù)采集

　　自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù),，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

　　支持實時采集,、自動周期采集(定時采集)可配置周期(1分鐘～24小時),。

　　支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理,。

　　支持多線程處理機制,，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集,。

　　數(shù)據(jù)實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式,，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

　　數(shù)據(jù)分析與處理

　　數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計,、分析需要實現(xiàn)以下功能：

　　各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時,、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計,、計算,。

　　各設(shè)備的用電負(fù)荷(有功、無功)zui大,、zui小,、平均值計算。

　　統(tǒng)計各分站及整體的用電量(有功,、無功),。

　　數(shù)據(jù)查詢與展示

　　要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析,，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能,。

　　數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層,、管理層,、決策層三層用能展示。

　　操作層具備用能分析,、累計用量,、實時監(jiān)測、運行記錄及比例,、對比,、對標(biāo)分析等功能。

　　管理層具備用能數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析,、分類分項的對比,、對標(biāo)分析等功能。

　　決策層具備用能數(shù)據(jù)分析,、數(shù)據(jù)刪除,、數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。

　　權(quán)限管理

　　要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限,，能授權(quán)到功能子菜單,、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等,。

　　系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制,，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失,、失竊和破壞,。

　　節(jié)能改造及效果評估

　　要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估,。

　　參數(shù)設(shè)置

　　可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比,，各種電流電壓保護整定值,。

　　故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障,，電壓,、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障,，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,，方便用戶查詢,，工作人員可隨時掌握變配電站實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應(yīng)處理,，提高變配電的管理效率,，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性,。

　　2 系統(tǒng)方案

　　安科瑞Acrel-5000系統(tǒng)根據(jù)克拉瑪依石西作業(yè)區(qū)現(xiàn)場實際情況,，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后通過網(wǎng)線直接接至配電室的監(jiān)控主機，保障了能耗管理系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性,。

　　1)站控管理層

　　站控管理層針對能耗管理系統(tǒng)的管理人員,，是人機交互的直接窗口。在克拉瑪依石西作業(yè)區(qū)工程中主要指置于一層配電室的監(jiān)控主機,。

　　2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

　　通訊層主要是由Nport5410I一臺,、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。Nport5410I串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表;以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互,，使配電系統(tǒng)管理集中化,、信息化、智能化,，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性,、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的,。

　　3)現(xiàn)場設(shè)備層

　　現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口,，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器,，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該值班室監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集,。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖　　

　　智能儀表現(xiàn)場連接示意

　　現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接,，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上,，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器Nport5610-16,，進而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端,。具體連接示意圖如下所示：　　

　　進線回路采用ACR320ELH多功能液晶顯示儀表，出線回路采用PZ72-E4/KC,，能夠測量所有常規(guī)電力參數(shù),，如：三相電壓、電流,、有功功率,、無功功率、功率因數(shù),、頻率,、有功電度、無功電度,。

　　3 系統(tǒng)功能

　　變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面,，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘,，綠色代表分閘,。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù),，如：三相電壓,、電流、有功功率,、無功功率,、功率因數(shù)、頻率,、有功電度等,。如下圖所：　　

　　一次系統(tǒng)圖

　　遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進線監(jiān)控,，對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警,，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置,。

　　事件告警記錄功能,，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因,，如下圖所示：　　

　　報警功能實時查詢

　　參數(shù)抄表功能,，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。該報表查詢克拉瑪依石西作業(yè)區(qū)配電室進出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流,、有功功率和有功電度,。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:　　

　　電參數(shù)抄表

　　用電量報表功能,，可選擇時間段進行查詢,，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。為值班人員提供了精確可靠的能耗報表,。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱,。如下圖所示,，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置,。 如下圖所示：　　

　　能耗報表

　　系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常,，綠色表示通訊故障,。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。　　

　　通訊結(jié)構(gòu)示意圖

　　負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況,。查看實時和歷史趨勢曲線,，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能,。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,。如下圖所示：　　

　　趨勢曲線圖

　　4 結(jié)束語

　　在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，石油項目的配電安全性至關(guān)重要,，本文介紹的Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在克拉瑪依石西作業(yè)區(qū)的應(yīng)用,，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況,，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成能耗管理系統(tǒng),。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析,、處理，實時顯示配電室內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài),，對負(fù)載越限具有彈出報警對話框,、語音提示，并生成各種能耗報表,、分析曲線,、圖形等,，便于能耗的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究,，該系統(tǒng)運行安全,、可靠、穩(wěn)定,，為該項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù),，取得了較好的企業(yè)效益。

　　參考文獻：

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　　[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》,，高士宏,，科技風(fēng)[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設(shè)計》，姚強,，科技天地