智能化油庫的電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：隨著信息化的發(fā)展，油庫也向智能化、智慧化方向發(fā)展，中石化等單位已經(jīng)明確要求，新建或改建的油庫必須按照智能化建設(shè)標準進行實施。供電系統(tǒng)的智能化設(shè)計也越來越被運行方重視。

關(guān)鍵詞：智能化油庫;電力監(jiān)控系統(tǒng);變電站后臺系統(tǒng);油庫供電系統(tǒng)

引言

目前油庫供電系統(tǒng)的智能化除了配電保護的自動化外，更多的是與自控、消防等專業(yè)配套，實現(xiàn)了裝卸油品、消防控制系統(tǒng)的自動化運行。對于電力系統(tǒng)本身的智能化，目前大多數(shù)油庫只滿足于供電的功能，對于系統(tǒng)運行參數(shù)、狀態(tài)等仍依靠人工現(xiàn)場采集，效率較低。

供電系統(tǒng)的重要性對于油庫的運行不言而喻。油庫內(nèi)有市電變配電系統(tǒng)、自發(fā)電系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)、消防供電系統(tǒng)等較專業(yè)電氣系統(tǒng)。而油庫的日常后臺操作多非專業(yè)電氣人員，缺乏專業(yè)的理論知識。此時如有一套運行可靠、簡潔明了的電力后臺系統(tǒng)，能讓非專業(yè)人員也能對各種電氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)、故障報警信息、系統(tǒng)的能耗等一目了然，既能提高運行效率、減少停電時間，同時能有針對性的采取節(jié)能措施，提高油庫的經(jīng)濟效益。

油庫的裝卸油供電系統(tǒng)，電機出線回路一般具備自動控制功能，即平時由自控系統(tǒng)控制回路啟停;其他電動閥回路、各單體供電回路等，一般都處于合閘狀態(tài)，無遙控操作的需求?；馂?zāi)或應(yīng)急情況下，自控系統(tǒng)發(fā)出切非、或急停信號，通過各供電回路中的接觸器或斷路器的分勵脫扣器進行自動分閘，無需電氣運行人員干預(yù)。而對于消防、電動閥等運行時間較短，但平時需一直處于帶電狀態(tài)，為防止控制控制系統(tǒng)發(fā)出運行指令時，因電源失電而拒動，運行人員平時應(yīng)對運行狀態(tài)進行監(jiān)測。同時運行人員也需要監(jiān)測發(fā)電機油量信息及狀態(tài)、變壓器的溫度、冷卻風機的運行狀態(tài)、直流系統(tǒng)的電池狀態(tài)、報警信息等非電量信息等，以便讓設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)。無“遙控”功能的電力監(jiān)控系統(tǒng)，比較適合油庫電力系統(tǒng)的日常運行管理。

本文以筆者設(shè)計的湖北枝江油庫為例，簡述油庫電力監(jiān)控系統(tǒng)的組成。

設(shè)電力監(jiān)控系統(tǒng)目的是對油庫的高低壓用電系統(tǒng)、交直流系統(tǒng)、應(yīng)急電源系統(tǒng)、自發(fā)電系統(tǒng)進行監(jiān)控與管理，提高管理效率。枝江油庫監(jiān)控范圍主要包括高壓綜合保護裝置4臺;多功能儀表89臺;變壓器溫控儀1臺、發(fā)電機啟動屏1臺、直流屏、UPS、EPS各1臺。

電力監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由間隔層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場控制層三部分組成。各部分除完成各自單獨功能外，并通過變電所通信網(wǎng)絡(luò)和通信接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交換，把遙測及遙信信號上傳電力監(jiān)控工作站。

（1）現(xiàn)場設(shè)備層：

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要安裝于現(xiàn)場配電柜或終端設(shè)備內(nèi)。主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表等組成。各終端智能設(shè)備采用屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議，采用總線串聯(lián)接入通訊服務(wù)器，一般每路儀表數(shù)≤32只。

各設(shè)備采集的信息如下：

A.柴油發(fā)電機采集數(shù)據(jù)：

遙測量：頻率，相電壓、線電壓、相電流;

遙信量：合閘信號、報警信號：低速、超速、過頻、低壓、過壓;

B.變壓器溫控器采集數(shù)據(jù)：

遙測量：三相傳感器正常、故障信號;風機運行/停止;是否超高溫;是否跳閘;

遙信量：三相溫度

C.高壓綜保裝置采集數(shù)據(jù)：

（1）進線總柜綜保裝置：遙測量：Ia，Ib，Ic;遙信量：斷路器合閘/分閘狀態(tài)：

（2）母線PT柜綜保裝置：遙測量：線電壓的正序、負序分量;線電壓的正序、負序分量;遙信量：PT斷線告警;過電壓告警，零序電壓告警;

（3）配變出線柜綜保裝置：遙測量：相電壓、線電壓、三相電流、零序電流;

遙信量：斷路器合閘/分閘狀態(tài)：

D.無功補償控制器采集數(shù)據(jù)：

遙測量：三相的功率因數(shù)、有功功率、無功功率

E.EPS、UPS、直流電源柜采集數(shù)據(jù)：

遙信量：電池不平衡、過溫、EPO開啟、過載、電池低壓、電池過充、相序錯誤、電池開路報警信號等。

F.消防柜采集數(shù)據(jù)：

遙測量：三相相電壓有效值;三相線電壓有效值;三相電流有效值;

遙信量：市電分/合閘、備用電源分合閘;

G.各單體電能表采集數(shù)據(jù)：

遙測信號：電能。

（2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由串口服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機組成。串口服務(wù)器（簡稱采集器）主要功能是把各設(shè)備智能儀表采集的的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)的數(shù)據(jù);以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通過交換機與后臺工作站進行數(shù)據(jù)傳輸及交換。通信機柜設(shè)于變配電室內(nèi)。

（3）站控管理層

站控管理層是人機交互的直接窗口，主要由電力監(jiān)控系統(tǒng)主機（安裝專業(yè)電力監(jiān)控軟件）、顯示器、UPS、打印機等設(shè)備組成。設(shè)于控制室操作間內(nèi)。

軟件功能應(yīng)依據(jù)各工程實際需求進行定制設(shè)計，采用全中文友好界面，運行穩(wěn)定可靠，操作簡單方便。軟件主要功能要有一次主接線圖界面顯示;電參量遙測、遙信及電參量越限報警;事件記錄;故障報警及操作記錄;通信狀態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)運行異常監(jiān)測;系統(tǒng)功率實時、歷史曲線，電能報表查詢與打印等;而且具有遠程顯示功能。

（1）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集與處理是電力系統(tǒng)監(jiān)視的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能實時和定時采集高低壓電氣設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、變壓器溫度、油量等）和開關(guān)量（斷路器位置信號、雙電源切換裝置、設(shè)備運行狀態(tài)信號、以及各種事件信息等）信號，還有各種設(shè)備的報警信號。監(jiān)控系統(tǒng)軟件通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取變配電所多功能表、電能表和第三方設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并通過畫面可以對采集的所有數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲，并實時計算有功、無功、有功電量和無功電量，并按照用戶的需求進行輸出。

為方便后臺系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，發(fā)電機、應(yīng)急電源、變壓器、多功能儀表等編寫采購文件時，需對通信接口及通信協(xié)議提出要求，一般采用RS485通訊接口? Modbus-RTU 協(xié)議。

（2）數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)軟件能對采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，并定時存儲。按照用戶個性化需求，對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行分類統(tǒng)計;報表能實現(xiàn)所有電度數(shù)據(jù)的按各種定義查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型;所有被監(jiān)控設(shè)備電能匯總，按時間段查詢，并打印及導(dǎo)出。

（3）畫面顯示

采用22寸彩色液晶顯示器作為人機交互界面，能實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態(tài)、各回路當前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設(shè)備動作及復(fù)位信息。

（4）告警與控制

當出現(xiàn)斷路器保護動作或其他報警信號時，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員手動確認后方可復(fù)位，報警系統(tǒng)自動記錄入數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控系統(tǒng)能自動存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設(shè)備、數(shù)據(jù)類型、時間段等項目自定義查詢。除計算機畫面報警外，系統(tǒng)還設(shè)有專門的聲光報警器，以提醒值班人員注意。

（5）系統(tǒng)可擴展功能

電力監(jiān)控工作站需預(yù)留串行通信接口，用于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳至油庫SCADA系統(tǒng)，便于自控系統(tǒng)從本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)取相關(guān)電機等運行參數(shù)。

結(jié)束語

電力監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對各回路用電的實時監(jiān)控，不僅能直觀的顯示用電狀況，還能對重要的非電量信息進行實時的顯示，還能報警信息彈出報警對話框及警示信號等，并生成各種能耗報表、分析曲線形等。電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，能顯著的提高工作效率，提高運維水平，值得新建或改擴建工程中推廣應(yīng)用。

作者簡介：紀勇兵（1978-），男，中石化江蘇石油工程設(shè)計有限公司，漢族，本科，國家注冊電氣工程師（供配電專業(yè)），副主任工程師，主要從事油氣田配套供配電設(shè)計。