鄧 國 榮

(暨南大學信息技術(shù)研究所, 廣東 廣州 510075)

某校區(qū)智能配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

鄧 國 榮

(暨南大學信息技術(shù)研究所, 廣東 廣州 510075)

針對校園面積廣闊的特點,從主控層、通信管理層、間隔層幾方面介紹學校智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,并分析了硬件、軟件監(jiān)控功能。指出智能配電監(jiān)控系統(tǒng)在能源監(jiān)控、能源管理方面的重要作用。

智能配電監(jiān)控系統(tǒng); 能源監(jiān)控; 主控層; 能源管理

0 引 言

智能配電監(jiān)控系統(tǒng)的電氣節(jié)能體現(xiàn)在:通過對電力參數(shù)歷史數(shù)據(jù)分析,建立系統(tǒng)和設(shè)備的電能消耗模型,在實時監(jiān)視過程中及時發(fā)現(xiàn)電能消耗異?，F(xiàn)象,采取有效措施進行設(shè)備改造或補償,以避免電能損耗,如設(shè)備故障和諧波引起的電能消耗。優(yōu)化配電系統(tǒng)運行模式,減少不必要的電能花費,如對定時用電設(shè)備進行集中控制。對配電系統(tǒng)內(nèi)部的各用電單位進行電能分配、計量和監(jiān)控,避免電能的浪費和提高管理效率,降低運營成本。

1 工程概況

某大學是國家“211工程”重點綜合性大學,規(guī)劃建設(shè)的新校區(qū)為全日制本科及研究生教育用途,學生數(shù)量約為15 000人。該校區(qū)規(guī)劃總用地90萬m2,分兩期進行建設(shè),本期工程總建筑面積為75萬m2,總用電負荷預測為51 MW,計算負荷為34 MW,變壓器總安裝容量為46 MVA,共規(guī)劃建設(shè)5個開關(guān)房,18個配電房。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

整個智能配電監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式、雙機單網(wǎng)結(jié)構(gòu),主網(wǎng)絡(luò)為智能網(wǎng)絡(luò),服務(wù)器雙機熱備冗余。

系統(tǒng)組成分為現(xiàn)場控制層、通信管理層、主控層。各個開關(guān)房和配電所通過智能網(wǎng)絡(luò),連接至控制中心。

智能網(wǎng)獨立于校園網(wǎng)單獨設(shè)置,以保證網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

智能配電監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 智能配電監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2 控制中心設(shè)計(主控層)

主控室設(shè)于P3動力保障樓值班室,該處也是校園機電設(shè)備的監(jiān)控中心,設(shè)有24 h人員值班。

2.2.1 主控室硬件配置

配置雙機熱備的2臺服務(wù)器,主要用于存儲數(shù)據(jù)庫模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、歷史數(shù)據(jù)。其中各個變電所的數(shù)據(jù)接收、規(guī)約的解釋、數(shù)據(jù)的預處理等工作可由各個變電所的前端管理主機實現(xiàn),從而分擔了服務(wù)器的負擔。

此外,主控室配置1臺GPS對時設(shè)備,實現(xiàn)統(tǒng)一授時。

2.2.2 主控室軟件配置

服務(wù)器采用Win 2008 Server操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2012,監(jiān)控軟件采用Pecstar 3.2電力監(jiān)控專用組態(tài)軟件,實現(xiàn)正常測量和監(jiān)視、事故過程記錄與分析、開關(guān)操作、數(shù)據(jù)存儲、處理、共享等功能。

其中電力監(jiān)控組態(tài)軟件還包括智能操作票軟件、諧波分析軟件等。

在該項目中,主控軟件除了具備主控站軟件的功能外,考慮與其他系統(tǒng)的技術(shù)界面,還需配置第三方設(shè)備軟件接入功能。

2.3 通信管理層設(shè)計

由于整個校區(qū)內(nèi)開關(guān)房和配電房較多,因此在系統(tǒng)通信管理上既要體現(xiàn)合理性、經(jīng)濟性,又要表現(xiàn)出冗余性,為設(shè)備留好接口。通信管理層主要由工業(yè)以太網(wǎng)交換機、通信管理機等設(shè)備及通信線路組成。校區(qū)的智能配電系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)如下:

(1) 每個子站根據(jù)所接入具體的設(shè)備配置一臺或多臺16口智能通信管理機。通信管理機PMC-1380采用高可靠硬件平臺,采用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)作為軟件平臺。

(2) 具有本地存儲功能,具有豐富的規(guī)約庫,還可以做規(guī)約轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集器、智能RTU,實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)平臺、多個后臺系統(tǒng)同時轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

(3) 具有智能的人機界面,可以通過上位機和人工修改網(wǎng)絡(luò)通道和參數(shù),增加或刪減設(shè)備數(shù)量等,詳細存儲帶有時標的事件順序記錄功能。

(4) 具有16個RS-485串口(每個串口內(nèi)置光電隔離功能),可以接16條RS-485總線,輸出2路TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)信號,提供網(wǎng)絡(luò)冗余度;通信管理機與工業(yè)以太網(wǎng)交換機之間的通信采用UTP網(wǎng)絡(luò)五類線。原則上,每個子站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)為屏蔽雙絞線,每個子站至監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)采用專用智能網(wǎng)。

2.4 間隔層(設(shè)備層)設(shè)計

綜合考慮整個校區(qū)一期需要監(jiān)控的開關(guān)房和配電所的所有高低壓回路,針對校區(qū)供電的特點,同時體現(xiàn)整個方案的先進性和合理性?，F(xiàn)場監(jiān)控裝置選用Pecstar 3.2電力監(jiān)控專用組態(tài)軟件,詳細配備如下:

(1) 開關(guān)房。

① 高壓微機保護裝置選用PMC-851X;② 高壓測控裝置裝置選用iMETER 6高端智能電表。

(2) 配電所。

① 10 kV高壓回路進線微機保護裝置選用PMC-651F;② 10 kV高壓回路配電變壓器微機保護裝置選用PMC-651T;③ 10 kV高壓回路聯(lián)絡(luò)柜微機保護裝置選用PMC-651D;④ 10 kV高壓回路備自投裝置選用PMC-6830L;⑤ 380 V低壓進線回路多功能儀表選用PMC-530A;⑥ 380 V低壓重要回路多功能儀表選用PMC-530A;⑦ 380 V低壓饋線回路多功能儀表選用PMC-53M。

3 硬件監(jiān)控功能

系統(tǒng)采用高端智能儀表和微機保護測控裝置對10 kV進線回路和出線回路進行參數(shù)實時監(jiān)控和保護。

系統(tǒng)對變配電房的10 kV進線回路、10 kV變壓器出線回路、10 kV母聯(lián)回路、10 kV備用自投、低壓進線及母聯(lián)回路、低壓饋線回路、變壓器溫控儀表、直流屏、發(fā)電機的運行狀態(tài)及運行參數(shù)進線實時監(jiān)控。

3.1 開關(guān)房高壓電源進線測控

開關(guān)房高壓電源進線測控,實現(xiàn)以下功能:

(1) 局部短路故障診斷及定位、局部開路故障診斷及定位、電壓擾動源診斷及定位、供電電源故障類型的判斷。

(2) 三相全電量的測量(電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功、無功、有功電能、無功電能等),電壓、電流精度達0.1%,電能計量精度達0.2級。支持雙向有功電能、雙向四象限無功電能和視在電能計量;具有滑動需量計量模式。

(3) 電壓暫升、暫降,可捕捉小于0.5周波的電壓瞬變,在線監(jiān)視電壓偏差和頻率偏差。

(4) 63次諧波和間諧波分析,測量精度A級。

(5) 256點/周波的波形瞬態(tài)捕捉,512條1 ms事件記錄,16組定時記錄,24條越限報警。

3.2 開關(guān)房出線回路高壓微機保護測控

配置微機綜合保護測控裝置,實現(xiàn)以下功能:

(1) 保護功能,實現(xiàn)速斷保護、過流保護、IX過流保護、大電流閉鎖、重合閘功能、諧波電壓保護、諧波電流保護等。

(2) 高精度三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(3) 具有大容量故障錄波(長度為100個周波),記錄最近發(fā)生的8次故障的錄波波形,63次諧波分析。

(4) 最近512個1 ms事件順序記錄監(jiān)視功能。

(5) 備用電源進線柜及聯(lián)絡(luò)柜的裝置還具有備用自投功能。

3.3 高壓配電房10 kV線路微機保護

配置微機綜合保護測控裝置,實現(xiàn)以下功能:

一些西方翻譯理論家認為，譯文和原文之間可以完全確切對等。翻譯等值是將原文與譯文的思想、修辭完全一致。等值的翻譯雖然通常可以實現(xiàn)，但其受制于各種語言和文化因素。當然，也有一些翻譯家提出有差異的等值，在不同語言間有非對稱關(guān)系，語言信息無法完全等值。奈達就曾提出形式對等和功能對等的翻譯等值方法，為人們認識翻譯，從理論上、方法上實現(xiàn)翻譯突破提供了廣闊視野。這種從絕對的對等到功能的對應(yīng)，體現(xiàn)了翻譯等值觀念的變通。隨著跨文化交際的發(fā)展，需要越來越多地考慮語言文化間的轉(zhuǎn)換與交融，等值論思想值得質(zhì)疑與反思。

(1) 保護功能,實現(xiàn)電流保護、速斷保護、零序電流保護、反時限保護、復合電壓閉鎖過流保護、過電壓和低電壓保護、低周減載、告警功能等。

(2) 高精度三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(3) 具有大容量故障錄波(長度為25個周波),記錄最近發(fā)生的8次故障的錄波波形,31次諧波分析。

(4) 最近192個1 ms事件順序記錄監(jiān)視功能。

3.4 高壓配電房10 kV配電變壓器微機保護測控

配置微機綜合保護測控裝置,實現(xiàn)以下功能:

(1) 保護功能,實現(xiàn)速斷保護、過電流保護、零序電流保護、接地保護、過電壓和低電壓保護、超溫保護、非電量保護、告警功能等。

(2) 高精度三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

④ 最近192個1 ms事件順序記錄監(jiān)視功能。

3.5 高壓配電房10 kV母聯(lián)微機保護測控

配置微機保護測控裝置,實現(xiàn)以下功能:

(1) 保護功能,實現(xiàn)速斷保護、過電流保護、充電保護、過負荷保護、過電壓保護、同期檢查、TV斷線、低周解列等功能。

(2) 高精度三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(3) 具有大容量故障錄波(長度為25個周波),記錄最近發(fā)生的8次故障的錄波波形,31次諧波分析。

(4) 最近192個1 ms事件順序記錄監(jiān)視功能。

3.6 10 kV備用自投

配置備用電源自動投入裝置。當10 kV任一進線斷電時,自動斷開該進線開關(guān),合上母聯(lián)開關(guān),由另一路進線供電。

3.7 低壓房380 V進線測控

配置三相多功能測控電表,實現(xiàn)以下功能:

(1) 各回路三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(2) 雙向有功、無功電能計量。

(3) 128點/周波的波形采樣;波形瞬態(tài)捕捉。

(4) 2～31次諧波分析,三相不平衡測量,64條 1 ms事件順序記錄功能。

3.8 低壓房380 V聯(lián)絡(luò)柜、電容器柜測控

配置三相多功能測控電表,實現(xiàn)以下功能:

(1) 各回路三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(2) 雙向有功、無功電能計量。

(3) 128點/周波的波形采樣;波形瞬態(tài)捕捉。

(4) 2～31次諧波分析,三相不平衡測量,64條1 ms事件順序記錄功能。

3.9 低壓房380 V饋線測控

配置三相多功能測控電表,實現(xiàn)以下功能:

(1) 各回路三相全電量的測量,電量測量電壓、電流精度達0.2級,有功電能精度達0.5級。

(2) 剩余電流保護,三相電流、電壓不平衡度。

(3) 電參量越限告警輸出。

(4) 諧波分析,32條1 ms事件順序記錄功能。

3.10 變壓器溫控儀表、直流屏、發(fā)電機測控

變壓器溫控儀表、直流屏、發(fā)電機測控由通信接口讀取數(shù)據(jù)進行測控。

4 軟件監(jiān)控功能

軟件監(jiān)控功能包括:系統(tǒng)實時運行畫面監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集與處理、報警處理、事故追憶及顯示畫面、越限自動跳閘及遙控跳合閘控制、“三遙”功能、歷史數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表與打印功能、諧波分析功能、運行管理功能、安全性管理、系統(tǒng)防誤操作、自動報表郵件、開放性數(shù)據(jù)接口等。

5 結(jié) 語

隨著各行各業(yè)對自動化要求的不斷提高,計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的用戶開始重視智能配電監(jiān)控系統(tǒng)。使用變配電監(jiān)控管理系統(tǒng)的目的就是實現(xiàn)整個變配電的無人值班或少人巡班,節(jié)省人力成本,提高管理效率,同時實現(xiàn)對整個變配電系統(tǒng)的用電管理、電能質(zhì)量管理、運行優(yōu)化管理、設(shè)備檢修維護管理、事故記錄與分析等。

[1] 黃新波.智能變電站原理與應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2013.

[2] 何磊.IEC 61850應(yīng)用入門[M].北京:中國電力出版社,2012.

[3] 姚天舒.某大型商場供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(2):19-23.

Design of Intelligent Power Distribution Monitoring System in a University

DENG Guorong

(Institute of Information Technology, Jinan University, Guangzhou 510075, China)

Aiming at the characteristics of wide campus area,the design of intelligent power distribution monitoring system in a university was introduced,at aspects of the main control layer,the communication management layer,the spacer layer.The monitoring functions of hardware and software were analyzed.It is pointed out that the intelligent power distribution monitoring system plays an important role in energy monitoring and energy management.

intelligent power distribution monitoring system; energy monitoring; main control layerenergy management

鄧國榮(1967—),男,工程師,研究方向為建筑智能化。

TU 852

B

1674-8417(2015)02-0014-04

2014-10-20