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師晴晴

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰214405

摘要：近年來，“大數(shù)據(jù)”已經(jīng)成為科技界和企業(yè)界關(guān)注的熱點，觀察各種復雜系統(tǒng)得到的大數(shù)據(jù)，直接反映的往往是一個個孤立的數(shù)據(jù)和分散的鏈接，但這些反映相互關(guān)系的鏈接整合起來就是一個網(wǎng)絡(luò)。本文介紹基于Acrel-2000電力監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)電力儀表而設(shè)計實現(xiàn)的一套分散式采集和集中控制管理的“大數(shù)據(jù)”配電自動化系統(tǒng)。

0引言

2012年3月，美國奧巴馬 宣布投資2億美元啟動“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計劃”，這是繼1993年美國宣布“信息高速公路”計劃后的又一次重大科技發(fā)展部署。美國 認為大數(shù)據(jù)是“未來的新石油”，將“大數(shù)據(jù)研究”上升為意志，對未來的科技與經(jīng)濟發(fā)展必將帶來深遠影響。一個擁有數(shù)據(jù)的規(guī)模和運用數(shù)據(jù)的能力將成為綜合國力的重要組成部分，對數(shù)據(jù)的占有和控制也將成為間和企業(yè)間新的爭奪焦點。與大數(shù)據(jù)的經(jīng)濟價值相比，大數(shù)據(jù)研究的科學價值似乎還沒有引起足夠的重視。

安科瑞的Acrel-2000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。

本文以東方地球物理公司涿州基地處為例，試圖對基于Acrel-2000電力監(jiān)控軟件的大數(shù)據(jù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究談幾點粗淺的認識，希望引起有關(guān)領(lǐng)域科技人員的爭鳴。

1項目介紹

中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司（簡稱東方地球物理公司，英文縮寫B(tài)GP），是中國石油天然氣集團公司控股的服務公司,現(xiàn)有員工21000余人，注冊資本47.71億元。公司總部設(shè)在距北京城區(qū)60公里的河北涿州市。 東方地球物理公司是地球物理承包商協(xié)會(IAGC)會員，先后通過ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14000環(huán)境管理體系、職業(yè)健康管理體系認證。

東方地球物理公司是一個以地球物理勘探業(yè)務為主體，集地球物理勘探、多元開發(fā)、旅游接待、公共事業(yè)為一體的跨國經(jīng)營企業(yè)。主要從事外陸地、淺海地震勘探及綜合物化探采集、處理、解釋，以及與地球物理（化學）勘探有關(guān)的技術(shù)及裝備研發(fā)、產(chǎn)品研制、技術(shù)引進與產(chǎn)品銷售，外技術(shù)工程承包與勞務輸出等。

東方地球物理公司涿州基地供電系統(tǒng)分為三大部分，城區(qū)供電系統(tǒng)，開發(fā)區(qū)供電系統(tǒng)，學園小區(qū)供電系統(tǒng)。電壓等級均為10KV。進線共6路，分別為513#、527#、524#、525#、549#、512#，為涿州新安、永安、東安、平安、廣安、學園6個小區(qū)的居民和單位供電。供電系統(tǒng)圖分別如圖1、2、3所示。

圖1

圖2

圖3

2用戶需求

現(xiàn)場一個調(diào)度中心，三個分中心：城區(qū)5號院（包括12個變配電室）、開發(fā)區(qū)6號院（包括8個變配電室）和學園小區(qū)。三個分中心分別有管理各自轄區(qū)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，再通過公司內(nèi)部局域網(wǎng)組網(wǎng)，統(tǒng)一上傳到調(diào)度中心總電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

1）電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、CT變比、電流越限值及開關(guān)狀態(tài)等信息。

2）對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況

3）對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表、棒圖

4）對各回路異常用電及非操作票范圍內(nèi)的分合閘操作進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。現(xiàn)場斷路器無輔助觸點，分合閘報警要求通過軟件在后臺進行虛擬遙信的判斷。

5）報警聯(lián)動：現(xiàn)場三個系統(tǒng)（配電、視頻、換熱）所有的報警信息統(tǒng)一發(fā)送到現(xiàn)場的客戶服務系統(tǒng)中，便于集中分析處理。

6）操作票：各個分中心在檢修變配電室設(shè)施前，通過各自的電力監(jiān)控系統(tǒng)，填寫相應操作票，打印，然后上傳給調(diào)度中心，調(diào)度中心值班人員根據(jù)上傳的操作票信息在調(diào)度中心的總電力監(jiān)控系統(tǒng)中進行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。

7）其他要求：GPS校時；現(xiàn)場有電機回路啟動時電流很大，經(jīng)常出現(xiàn)越限報警，要求躲過啟動電流，屏蔽啟動電流引起的報警；加入電流月峰值棒圖及電能月棒圖；要求加入諧波越限報警功能；變壓器溫度要求設(shè)置報警限值等等。

3設(shè)計方案

3.1參考標準

系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標準：

JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》

GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》

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》

GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》

IEC-61131-3 《圖形可編程標準》

3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓撲圖

為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，東方地球物理公司分布于涿州市的21個配電現(xiàn)室場安裝的安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手式與通訊采集箱內(nèi)串口服務器相連接，串口服務器通過光纖經(jīng)公司內(nèi)部局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：

圖4

4 系統(tǒng)功能

上位機軟件采用Acrel-2000電力監(jiān)控軟件，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1配電系統(tǒng)一次示意圖： 10kV和0.4kV配電室配電回路運行狀態(tài)使用一次圖形式顯示回路的電壓，三相電流、有功無功功率、功率因數(shù)和頻率，界面如下圖5、6、7所示：

圖5

圖6

圖7

4.2報表功能：通過報表功能可以查詢?nèi)我鈺r刻回路的全常規(guī)電參量數(shù)據(jù)、回路的用電量。用戶主要關(guān)注的是用電量報表，用電量報表用于電費計量以及與核對后進行成本核算，如下圖8、9所示；

圖8

圖9

4.3趨勢曲線：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了實時和歷史兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用回路實時曲線界面分析該回路的負荷運行狀況；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，如下圖10所示：

圖10

4.4 電流越限報警設(shè)置：電力監(jiān)控系統(tǒng)定義了電流越限報警設(shè)置界面，用戶根據(jù)各個回路現(xiàn)場線纜的橫截面（粗細）決定設(shè)定電流預警值，避免電流過大造成用電事故發(fā)生。如下圖11所示：

圖11

4.5 報警提示和查詢界面：電力監(jiān)控系統(tǒng)實時和歷史報警界面，實時報警會彈出報警窗口提示，歷史報警通過查詢得出，如下圖12、13所示：

圖12

圖13

4.6 操作票界面：各個分中心在檢修變配電室設(shè)施前，通過各自的電力監(jiān)控系統(tǒng)，填寫相應操作票，打印，然后上傳給調(diào)度中心，調(diào)度中心值班人員根據(jù)上傳的操作票信息在調(diào)度中心的總電力監(jiān)控系統(tǒng)中進行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。已完成操作票支持按編號、園區(qū)、配電室進行查詢，如圖14所示。

圖14

5 運行效果

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為必然選擇，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；通過報警窗口的應用，提示電氣值班人員，查找原因電氣隱患，使值班人員更加，整套工作的實施也更加人性化。

6 結(jié)束語

本文以Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)為核心，分析了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的選型，以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表具有實施簡明、投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對用電設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設(shè)備狀況，制定詳細的設(shè)備維護計劃，減少工作人員，提率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

參考文獻

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《智能樓宇控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛(wèi)東、李皓，清華大學出版社

參考文獻

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《智能樓宇控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛(wèi)東、李皓，清華大學出版社