智能配電與監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

張敬高

（安徽中煙工業(yè)有限責任公司蕪湖卷煙廠，安徽 蕪湖 241002）

智能配電與監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

張敬高

（安徽中煙工業(yè)有限責任公司蕪湖卷煙廠，安徽 蕪湖 241002）

采用監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫、報表軟件，通過智能化控制單元、電力網(wǎng)絡(luò)測量儀表等硬件，實現(xiàn)了對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的高、低壓開關(guān)設(shè)備自動化管理。

智能配電；監(jiān)控；現(xiàn)場總線；智能控制單元

一、項目概況

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日趨成熟，配電系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)測量、控制與監(jiān)控等功能智能化、網(wǎng)絡(luò)化是發(fā)展的必然趨勢，配電系統(tǒng)運行中的各種問題可以通過計算機有效解決。

蕪湖卷煙廠“都寶”卷煙生產(chǎn)線高、低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)是采用IFIX軟件設(shè)計、編程的智能配電與監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置就地、配電控制室（工程師操作站）、能源計量中心三地監(jiān)控，三地采用獨立監(jiān)控模式，其中一地出現(xiàn)故障不會影響其他兩地的監(jiān)控。

主要監(jiān)控設(shè)備包括 10kV中壓配電柜、直流屏、干式變壓器、MR有載調(diào)壓裝置、低壓配電柜。監(jiān)控系統(tǒng)包括“都寶”卷煙生產(chǎn)線技改新上馬的9套PLC柜和觸摸屏，工程師兼操作員站，并向廠能源計量控制中心提供通信接口和點表，實現(xiàn)三地獨立的實時控制與監(jiān)控。

二、系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)及智能控制單元

圖1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖

“都寶”卷煙生產(chǎn)線高、低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1。該系統(tǒng)是以各種智能化控制單元、現(xiàn)場總線和控制PLC為基礎(chǔ)的分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進行劃分，模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)分為監(jiān)控管理層、通信控制層及設(shè)備測控層三層結(jié)構(gòu)。設(shè)備測控層主要包括現(xiàn)場的智能網(wǎng)絡(luò)儀表，智能I/O子站、計算機保護裝置、變壓器溫控儀和有載調(diào)壓控制器、直流屏等智能化單元；智能化單元通過多條現(xiàn)場總線接至通信控制層PLC，由PLC與現(xiàn)場各智能單元進行通信、控制以及實時數(shù)據(jù)的管理、歷史數(shù)據(jù)的保存，并向本地和能源計量中心監(jiān)控管理層提供開放的通信接口，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

1.監(jiān)控管理層

工程師兼操作員站操作系統(tǒng)為Windows XP Professional，采用IFIX5.0監(jiān)控軟件和SQL Server2000數(shù)據(jù)庫，報表軟件采用VB和Excel通過訪問數(shù)據(jù)庫進行報表編制，系統(tǒng)登陸和遙控操作均設(shè)置相關(guān)權(quán)限和密碼，每次登錄系統(tǒng)都做事件記錄，查詢和報表打印。

2.通信控制層

通信控制層采用西門子S7300PLC,選用自帶 P R O F I B U SDP現(xiàn)場總線接口的317系列CPU，將現(xiàn)場智能單元采用現(xiàn)場總線方式接入控制系統(tǒng)中。另外PLC配置以太網(wǎng)通信模塊，將智能高、低壓通過以太網(wǎng)接入觸摸屏（西門子MP377）、工程師兼操作員站和能源計量中心，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的三地監(jiān)控（圖1）。

3.設(shè)備測控層

低壓控制PLC智能單元包括PMAC725網(wǎng)絡(luò)儀表和西門子ET200S現(xiàn) 場 I/O子站，網(wǎng)絡(luò)儀表和現(xiàn)場I/O子站采用DP現(xiàn)場總線接入低壓控制PLC。通過PMAC725網(wǎng)絡(luò)儀表采集三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因素、有功電度、無功電度等數(shù)據(jù)；通過ET200S智能I/O子站采集斷路器遠程寄本地狀態(tài)、分合閘狀態(tài)、檢修狀態(tài)、故障信號、合閘準備狀態(tài)，并通過該子站實現(xiàn)斷路器遙控分、合閘的控制。

高壓控制PLC主要智能單元。包括REF542+微機綜合保護裝置，用于10kV開關(guān)柜進線、母線聯(lián)絡(luò)和饋線柜的遙信、遙測；ION7650電能計量裝置用于兩路10kV高壓進線的電度計量；MR有載調(diào)壓裝置、BWDK變壓器溫控儀智能單元等；直流屏控制器采用西門子S7200PLC。

圖2 斷路器遙控分、合閘

上述設(shè)備均自帶RS485通信接口（MODBUSRTU通信協(xié)議），采用現(xiàn)場總線，通過網(wǎng)關(guān)接入高壓控制PLC，實現(xiàn)高壓系統(tǒng)、直流屏和變壓器的全面監(jiān)控。通過REF542+微機保護裝置采集三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因素、有功電度、無功電度等遙測數(shù)據(jù)；斷路器的分合閘狀態(tài)、手車工作及試驗位狀態(tài)、接地開關(guān)分合閘狀態(tài)、彈簧儲能狀態(tài)、控制空開跳閘狀態(tài)、計算機保護告警和保護跳閘信號（如電流速斷、過流、變壓器超溫跳閘信號，變壓器高溫告警信號等）；通過施耐德ION7650電能計量裝置用于兩路10kV進線回路的正向、反向有功電度和正向、反向無功電度的遙測；通過有載調(diào)壓控制器采集變壓器的檔位信號等；通過溫控儀采集變壓器的三相繞組溫度、傳感器故障和風機啟、停工作狀態(tài)信號；通過直流屏控制器采集交流進線電壓、控母線路上的電流和電壓、活化電流、電池溫度、正極母線和負極母線的絕緣電壓、單體電池電壓、直流屏充電狀態(tài)、直流輸出開關(guān)狀態(tài)和直流屏故障和告警信息等。

三、系統(tǒng)的運行控制及報表功能

斷路器的通斷控制有自動控制、電動操作、手動操作三種方式，充分保證了系統(tǒng)運行的可靠性。每臺斷路器的運行及故障狀態(tài)均可在PLC柜觸摸屏和監(jiān)控計算機的大屏幕監(jiān)視器上用圖標和不同顏色表示斷路器的接通、分斷和故障狀態(tài)（圖2），同時伴有相關(guān)文字提示，以便值班工作人員及時處理。

主要運行參數(shù)如電壓、電流、變壓器溫度、有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及用電量等參數(shù)均可進行自動測量和記錄。并在觸摸屏或計算機監(jiān)視器的相應(yīng)位置顯示這些參數(shù)的實時值，按要求定時記錄存盤。定時采集并存儲運行參數(shù)，自動生成日負荷表、年報表。這些報表可以隨時調(diào)閱或打印。

四、效果及評價

在“都寶”卷煙生產(chǎn)線技改項目中引入智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在能源管控中心遠程操作和實時監(jiān)控全廠配電設(shè)備的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去了工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作。實現(xiàn)對各種用電設(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，制定設(shè)備維護計劃，減少工作人員數(shù)量，提高工作效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析全廠各個生產(chǎn)車間、生產(chǎn)設(shè)備、辦公樓等生產(chǎn)、生活用電設(shè)備的電耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

綜上所述，與蕪湖卷煙廠“都寶”卷煙生產(chǎn)線技改同步實施的高、低壓智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備完整，系統(tǒng)軟、硬件及控制技術(shù)先進、功能完備，該系統(tǒng)自2011年9月投運以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作維護便捷。

[1]任致程，周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].中國電力出版社.

[2]黃陽.變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)工程實例[J].智能建筑電氣技術(shù)，2006，7（5）.

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2014-03-05）