淺談水泥工廠變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)

楊紅梅，杜繼平

淺談水泥工廠變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)

Brief Discussion on the Substation Computer Monitor and Management System for the Cement Plant

楊紅梅，杜繼平

現(xiàn)代化水泥工廠對(duì)供電的安全和可靠性要求越來(lái)越高，非正常停電將給水泥廠造成較大損失。變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)報(bào)警，改善供電質(zhì)量，降低電能損耗，方便日常維護(hù)管理，減少運(yùn)行費(fèi)用。

1 變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成

變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控設(shè)備、通信接口、工作主站三部分組成。圖1為某水泥廠的變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控設(shè)備可分為智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控儀表及智能保護(hù)控制單元兩大類，按一次線路的需要對(duì)應(yīng)分布式配置，并就地安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)或部分組屏上，且裝置、儀表和模塊相對(duì)獨(dú)立。監(jiān)控設(shè)備本身具有實(shí)時(shí)顯示電氣設(shè)備工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、故障信息和事件記錄、越線定值、通信等功能。監(jiān)控設(shè)備若與開(kāi)關(guān)柜組合，還可構(gòu)成智能化開(kāi)關(guān)柜。所有監(jiān)控設(shè)備通過(guò)本身通信口與底層的RS-485子網(wǎng)相連，將需要的信息輸送至通訊控制器，同時(shí)各裝置的功能可獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)供配電系統(tǒng)的保護(hù)與監(jiān)控。

通信接口是由網(wǎng)絡(luò)通訊控制器、網(wǎng)絡(luò)電纜及附件組成。借助網(wǎng)絡(luò)電纜完成監(jiān)控設(shè)備與工作主站的網(wǎng)絡(luò)硬件連接；網(wǎng)絡(luò)通訊控制器實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備與工作主站間通信信息的上行及下達(dá)。具有通信數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)二次組態(tài)、總線轉(zhuǎn)換的功能，同時(shí)與上級(jí)工作主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并可直接與智能直流電源等其他智能設(shè)備、DCS、設(shè)備網(wǎng)等系統(tǒng)相聯(lián)，達(dá)到信息資源共享。

目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都支持多種通信協(xié)議，同時(shí)支持多種通信協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)、模擬盤通訊控屏及規(guī)約擴(kuò)展，支持各種現(xiàn)場(chǎng)總線如工業(yè)以太網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)等。

工作主站是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備及電力監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)配置為工業(yè)用計(jì)算機(jī)，內(nèi)置電力監(jiān)控組態(tài)軟件包，可對(duì)所有電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、電氣參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量、事故異常報(bào)警、實(shí)踐記錄和打印、電能管理和負(fù)荷控制、電力品質(zhì)分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成和打印、儲(chǔ)存。

2 變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具體功能

（1）變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變配電站“四遙”功能，即遙測(cè)、遙信、遙控、遙視。

遙測(cè)是指通過(guò)系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)測(cè)儀表以及電力組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)變配電站所有回路的電量采集，即電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電度、無(wú)功電度、視在電度、功率因數(shù)、頻率等。

遙信是指通過(guò)系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)控模塊以及電力組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)變配電站中所有開(kāi)關(guān)量的采集，如斷路器的分合閘、手車工作位置、電機(jī)儲(chǔ)能狀態(tài)、變壓器風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、高溫報(bào)警信號(hào)、超高溫跳閘信號(hào)、斷路器故障信號(hào)、事故跳閘信號(hào)、綜合保護(hù)器的故障類型以及變壓器門開(kāi)關(guān)信號(hào)等開(kāi)關(guān)量。

遙控是指通過(guò)系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)控模塊以及電力組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)帶有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的框架式斷路器和分勵(lì)脫扣的塑殼斷路器以及接觸器等遠(yuǎn)程控制功能。

遙視（預(yù)選）通過(guò)視頻采集器、視頻通訊以及組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)變配電所監(jiān)視功能，以防止非法人員進(jìn)入。

（2）從運(yùn)行的角度看，變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在的事故預(yù)報(bào)警，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種電量的越限報(bào)警，便于及時(shí)處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災(zāi)等），減少損失。供配電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，可以及時(shí)了解到有關(guān)故障信息（故障原因、性質(zhì)、地點(diǎn)及發(fā)生時(shí)間），來(lái)指導(dǎo)維修，減少故障的處理時(shí)間及停電時(shí)間。

狀態(tài)報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的各開(kāi)關(guān)出現(xiàn)過(guò)載跳閘、短路故障跳閘等事故跳閘時(shí)（要求斷路器帶有能區(qū)分過(guò)載報(bào)警及短路瞬動(dòng)的輔助觸點(diǎn)），計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路開(kāi)關(guān)名稱、事故類別。

超限報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的各電量參數(shù)出現(xiàn)超過(guò)額定值或其他工藝設(shè)備超限運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路名稱。

三相不平衡系數(shù)報(bào)警：當(dāng)變配電系統(tǒng)的三相電流或三相電壓值出現(xiàn)不平衡時(shí)（可自定義范圍），計(jì)算機(jī)能夠通過(guò)多媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路名稱。

系統(tǒng)通過(guò)媒體音箱發(fā)出聲音報(bào)警并自動(dòng)記錄時(shí)間、站號(hào)、回路名稱，以方便電力管理更快、更有效地去安排任務(wù)，及時(shí)解決發(fā)生的報(bào)警故障，以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（3）可以通過(guò)查看歷史記錄的電力參數(shù)，及時(shí)掌握每天或季節(jié)負(fù)載特性；在供配電系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化能耗的分配，均衡負(fù)載；減少潛在的停電事件。

變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能將所監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)的各種電量參數(shù)、各斷路器或開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化時(shí)間、報(bào)警故障類別、操作人員代碼和時(shí)間、開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間等永久保存，以便對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析。系統(tǒng)可以根據(jù)一天用電負(fù)荷情況自動(dòng)生成負(fù)荷列表、用電量曲線以及電能棒圖等，電力管理可以根據(jù)列表、曲線或棒圖來(lái)均衡每一個(gè)小時(shí)用電量，以達(dá)到負(fù)載利用最高。

當(dāng)變壓器發(fā)生超載或超負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)或手動(dòng)切除不重要的帶有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)或帶有分勵(lì)脫扣的負(fù)荷，并記錄有關(guān)操作時(shí)的各項(xiàng)內(nèi)容（如時(shí)間、操作人員、回路名稱等）。

（4）變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地掌握供、配電設(shè)備的運(yùn)行情況（含歷史數(shù)據(jù)），并可以用報(bào)表方式或圖形方式顯示、記錄或打印出來(lái)，進(jìn)行日?qǐng)?bào)和月報(bào)，提高工作效率。

系統(tǒng)可以對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類保存、歸檔、統(tǒng)計(jì)、調(diào)用等數(shù)據(jù)操作。系統(tǒng)配置歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，用戶可以按照對(duì)象、性質(zhì)、時(shí)間檢索各種數(shù)據(jù)記錄，以便進(jìn)行查詢和故障分析。

系統(tǒng)可按日、月、季、年等對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)及開(kāi)關(guān)跳閘次數(shù)等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及這些參數(shù)24h變化曲線；統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí)間及故障報(bào)警時(shí)間和類別；統(tǒng)計(jì)和打印各斷路器的操作時(shí)間及操作人員代碼；統(tǒng)計(jì)和打印有功電度、無(wú)功電度的24h內(nèi)單位用電量及電量棒圖，同時(shí)具有峰谷計(jì)費(fèi)功能。

（5）配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)分析供電質(zhì)量（諧波失真度THD/最大、最小、平均值/電壓合格率），便于分清供電單位和用電單位的責(zé)任。

根據(jù)系統(tǒng)電壓、電流在1min內(nèi)運(yùn)行波動(dòng)情況、諧波失真度以及1min內(nèi)配電回路的用電情況進(jìn)行綜合分析、判斷，從而得知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以便于分清供電單位和用電單位的責(zé)任。

（6）變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、供配電設(shè)備綜合檔案管理等，為現(xiàn)代化管理提供堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。

變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)終端留有若干個(gè)系統(tǒng)通訊接口，便于與工廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)相聯(lián)。

當(dāng)系統(tǒng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)通訊預(yù)留接口可與便攜式電腦進(jìn)行通訊，以保證系統(tǒng)安全、可靠。

（7）可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的記錄數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況，制定臨時(shí)或定期的設(shè)備維修計(jì)劃；按計(jì)劃維修、減少運(yùn)營(yíng)和維修成本。

表1 變配電系統(tǒng)費(fèi)用

3 變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，智能化變配電所監(jiān)控管理系統(tǒng)越來(lái)越具有優(yōu)越性。從安全、可靠性來(lái)說(shuō)，如果不采用變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的話，需要電力管理者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工抄表、現(xiàn)場(chǎng)操作、定時(shí)巡視，對(duì)各用電回路的電量參數(shù)、各斷路器的運(yùn)行狀態(tài)、變壓器運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警和故障跳閘的回路和時(shí)間等無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確地了解和記錄，必須通過(guò)人工巡視、抄表來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就給變配電站的安全保障、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、負(fù)荷分析、躲峰填谷、經(jīng)濟(jì)核算、合理調(diào)度及故障的及時(shí)處理等現(xiàn)代化的運(yùn)行管理帶來(lái)很大困難。采用變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，不僅能對(duì)系統(tǒng)各種運(yùn)行開(kāi)關(guān)量狀態(tài)和電量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示，而且更安全、更可靠、更直觀，可避免由于種種原因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患而出現(xiàn)的停電事故。

從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)，變配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)就顯得更為優(yōu)越，性價(jià)比更高。

圖1中工程由一個(gè)總降和四個(gè)配電站組成，按5年、10年費(fèi)用計(jì)算總計(jì)見(jiàn)表1。

4 結(jié)語(yǔ)

變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)線系統(tǒng)一個(gè)重要的組成部分，現(xiàn)有變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在精密計(jì)量、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)方控制、報(bào)警處理及事件記錄、電能質(zhì)量及諧波測(cè)量、波形捕捉、精確度等方面都能滿足水泥廠變配電站監(jiān)測(cè)和控制的要求。

變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班變配電站（或少人值班），在節(jié)約人力資源的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了供配電系統(tǒng)一體化綜合監(jiān)控、統(tǒng)一管理。

借助變配電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)可進(jìn)一步完善水泥生產(chǎn)線及輔助生產(chǎn)車間按流程劃分為不同的工段。將非生產(chǎn)部門按不同的位置劃分為不同的區(qū)域。對(duì)不同的工段及區(qū)域按實(shí)行單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算進(jìn)行檢測(cè)、計(jì)量。完成電能管理、配電能耗及用電成本統(tǒng)計(jì)功能，減少“跑、冒、滴、漏”，真正體現(xiàn)“管理出效益”的意義。

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A

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呂 光