Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)
在印度50萬噸焦化項(xiàng)目的應(yīng)用
董建鋒
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：本文主要介紹印度50萬噸焦化廠區(qū)，采用智能電力儀表、微機(jī)保護(hù)、馬達(dá)保護(hù)對(duì)配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號(hào)的采集以及對(duì)高壓回路的控制。通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)，進(jìn)行智能化組網(wǎng)。Acrel-2000系統(tǒng)在印度50萬噸焦化廠的應(yīng)用，加強(qiáng)了工廠配電系統(tǒng)的安全可靠性，也為廠區(qū)節(jié)約了大量人力成本，實(shí)現(xiàn)了工廠監(jiān)控的智能化。
關(guān)鍵詞：印度50萬噸焦化 智能電力儀表 Acrel-2000型 電力監(jiān)控系統(tǒng)
1 項(xiàng)目概況
印度烏塔姆（Uttam）鋼公司在馬哈拉施特拉邦Wardha（Wardha地區(qū)有著豐富的煤炭和鐵礦石資源，交通便利，有公路和鐵路通過）建設(shè)年產(chǎn)量為50萬噸的生鐵廠，配套項(xiàng)目包括一座燒結(jié)廠和一座50萬噸焦化廠，整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資110億盧比（2.28億美元）。
50萬噸焦化廠建設(shè)內(nèi)容包括備煤車間、煉焦車間、煤氣凈化車間等生產(chǎn)設(shè)施以及配套的公用輔助設(shè)施；作為其他廠區(qū)的能源供應(yīng)區(qū)，配電安全方面顯得尤其重要，要求也更高，在電力操控方面要求安全、可靠、快捷，依靠人工現(xiàn)場操控已經(jīng)不能滿足該項(xiàng)目的實(shí)際要求。上海安科瑞電氣股份有限公司承上海德力西公司委托，至印度焦化廠現(xiàn)場施工調(diào)試智能電力系統(tǒng)；主要完成對(duì)焦化廠內(nèi)的6.6KV配電系統(tǒng)和0.4KV配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，確保焦化廠供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。
2 用戶需求
上海安科瑞電氣股份有限公司變配電管理系統(tǒng)軟件的功能需滿足：具有用戶權(quán)限管理、一次主接線圖實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示各回路的電參量、接入裝置的一次設(shè)備的分合閘狀態(tài)、配電運(yùn)行工況報(bào)表、6.6KV斷路器的遙控功能、6.6KV微機(jī)保護(hù)的定值在線修改功能、監(jiān)視及查詢打印功能。
上海安科瑞電氣股份有限公司完成三套系統(tǒng)：一個(gè)6.6KV系統(tǒng)，對(duì)其所采用的10臺(tái)ACRM4系列微機(jī)保護(hù)測控裝置和1臺(tái)ACRM5系列微機(jī)保護(hù)測控裝置進(jìn)行通訊完成電力監(jiān)控功能；一個(gè)0.4KV系統(tǒng)A，對(duì)其所采用的52臺(tái)電力儀表通訊完成電力監(jiān)控功能；另一個(gè)0.4KV系統(tǒng)B，對(duì)其所采用的39臺(tái)電力儀表完成電力監(jiān)控功能。
3 設(shè)計(jì)方案
上海安科瑞公司根據(jù)印度50萬噸焦化現(xiàn)場的實(shí)際情況為其選用了ACREL-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
3.1 Acrel-2000符合的標(biāo)準(zhǔn)
本技術(shù)方案以現(xiàn)行國家及電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，國標(biāo)未列入部分應(yīng)參考IEC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。如標(biāo)準(zhǔn)間有矛盾時(shí)，應(yīng)以較高標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
GA/T74-94 《中華人民共和國安全防范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)》
GB/T17626.6 《射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度》
GB/T17626.8 《工頻磁場的抗擾度試驗(yàn)》
GB/T17626.10 《阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(yàn)》
GB/T17626.11 《電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度試驗(yàn)》
GB/T17626.12 《振蕩波抗擾度試驗(yàn)》
GB/50171-92 《電氣裝置安裝工作盤柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范》
GB/T13729-92 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/T15145-94 《微機(jī)保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》
GB/T13729 《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
DL/T630 《交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》
GB/T13850 《交流電量轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字信號(hào)的電測量變送器》
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(jì)規(guī)程》
GB2887 《計(jì)算站場地技術(shù)要求》
3.2 Acrel-2000設(shè)計(jì)方案
圖1
圖2
圖3
圖1為6.6KV配電系統(tǒng)拓?fù)鋱D
圖2為0.4KV系統(tǒng)A配電系統(tǒng)圖
圖3為0.4KV系統(tǒng)B配電系統(tǒng)圖
上圖均為安科瑞電氣股份有限公司為印度50萬噸焦化項(xiàng)目選用的Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)在該項(xiàng)目上的具體應(yīng)用拓?fù)鋱D；Acrel-2000變配電監(jiān)控系統(tǒng)主要分為3層：站控管理層（工控機(jī)、打印機(jī)、UPS電源）、通訊管理層（PCI擴(kuò)展卡）、現(xiàn)場設(shè)備層（現(xiàn)場智能裝置）。
如圖所示：現(xiàn)場中的IO設(shè)備的通訊線纜采用RVSP 2*1.5屏蔽雙絞線。
3.2.1現(xiàn)場設(shè)備層
如圖1所示為6.6KV系統(tǒng)拓?fù)鋱D，6.6KV高壓配電柜主要包含2臺(tái)進(jìn)線柜（主進(jìn)線柜、備用進(jìn)線柜）、2臺(tái)PT柜、4臺(tái)變壓器出線柜、2臺(tái)電動(dòng)機(jī)出線柜、1臺(tái)母聯(lián)備自投柜。在該系統(tǒng)中，安科瑞電氣股份有限公司為滿足用戶在高壓回路回路的要求且本著為用戶節(jié)約成本的原則，現(xiàn)場設(shè)備層配置：在2路進(jìn)線柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-F綜合保護(hù)（LCD顯示、線路保護(hù)測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在2臺(tái)電動(dòng)機(jī)出線柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-M綜合保護(hù)（LCD顯示、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在4臺(tái)變壓器出線柜上為其選用我公司4臺(tái)ACRM4-T綜合保護(hù)（LCD顯示、配變電保護(hù)測控裝置、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在2臺(tái)PT柜上為其選用我公司2臺(tái)ACRM4-U（LCD顯示、兩段PT供電切換，PT柜的綜合保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）；在1臺(tái)母聯(lián)備自投柜上為其選用我公司1臺(tái)ACRM5-B（LCD顯示，備自投保護(hù)、測控一體化裝置、故障錄波、SOE事件記錄、遠(yuǎn)程通訊等功能）。
如圖2所示為0.4KV系統(tǒng)A拓?fù)鋱D，主要監(jiān)測水泵房內(nèi)三相電流、電壓、電度等電參量。安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表，該電力儀表可以測量三相電流、三相電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度等，嵌入式安裝方式；*了客戶的要求，且安裝方便，性價(jià)比高。
如圖3所示為0.4KV系統(tǒng)B拓?fù)鋱D，主要監(jiān)測備煤車間、煉焦車間等電動(dòng)機(jī)電力參數(shù)。用戶主要查看電動(dòng)機(jī)三相電流、電壓、電度等電參量以及查看電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及修改定值等。
安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)客戶的需求，同樣給該配電所配有PZ42-E4的電力儀表來采集現(xiàn)場電參量（在電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路上配有其他廠家馬達(dá)保護(hù)裝置）
3.2.2通訊管理層
通訊管理層：采用中國臺(tái)灣MOXA CP134U-I通訊擴(kuò)展卡，具有超過800 Kbps 數(shù)據(jù)吞吐量，效能*，4口具備ADDC™ RS-422/485接口速率高達(dá)921.6 Kbps，4線 RS-485傳輸距離zui長可達(dá)1.2 km，內(nèi)建15 KV ESD 突波保護(hù)或可選擇2 KV光電隔離保護(hù)，支持128 byte FIFO驅(qū)動(dòng)程序和內(nèi)建軟硬件流量控制，通用的PCI可兼容3.3/5V的PCI和PCI-X，支持Windows 2003/XP/2000/98/ME、Linux、UNIX驅(qū)動(dòng)，提供節(jié)省空間的low profile通訊多串口卡可供選擇。
3.2.3站控管理層
配置為EVOC IPC-810B Core2 2.66G /1G/160G +鍵鼠+音箱等。
深圳研祥工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC810B），完成對(duì)整個(gè)電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫管理，在線及離線計(jì)算，運(yùn)行監(jiān)視控制，各圖表曲線的生成，數(shù)據(jù)報(bào)表等系統(tǒng)監(jiān)測等功能。
計(jì)算機(jī)主要配置：
CPU：PIV 3.0
內(nèi)存：1G
硬盤：監(jiān)控工作站160G
顯示器：三星19寸寬屏LCD顯示
接口：1000M以太網(wǎng)、RS232接口、LPT口、BNC視頻輸出接口、4個(gè)PCI、2個(gè)USB口，聲卡，14槽工業(yè)級(jí)底板等
DVD/VCD光驅(qū)刻錄機(jī)
4U標(biāo)準(zhǔn)上架式機(jī)箱
漫步者音箱一套（用于音響報(bào)警）
該計(jì)算機(jī)為工業(yè)計(jì)算機(jī)，大風(fēng)量風(fēng)扇設(shè)計(jì)，開門抽拉可拆換濾網(wǎng)，散熱可靠、維護(hù)簡便、特殊的抗震措施，保證機(jī)器在惡劣工業(yè)環(huán)境中正常工作；
UPS電源為C1KS/1KVA 待機(jī)30分鐘 塔式
監(jiān)控主機(jī)采用正版簡體中文WindowsXP操作系統(tǒng)軟件，電力監(jiān)控軟件采用安科瑞Acrel-2000型電力監(jiān)控組態(tài)軟件
4 施工難點(diǎn)
4.1 現(xiàn)場施工溝通問題
在印度Wardha地區(qū)，由于焦化廠現(xiàn)場施工比較復(fù)雜，且施工方面均是包給印方工人，我們提供現(xiàn)場和負(fù)責(zé)軟件調(diào)試，所以和現(xiàn)場印方工程師以及當(dāng)?shù)毓と私佑|比較多，當(dāng)?shù)厝怂v的英文很不標(biāo)準(zhǔn)，起初在語言交流方面比較困難，需要當(dāng)?shù)胤g才能流利溝通，后來漸漸熟悉了，通過手勢配合基本的英語也能交流。當(dāng)?shù)赜《热撕軜銓?shí)，對(duì)我們中國人也很友善，盡管他們生活很落后，但是很樂觀。
4.2 現(xiàn)場施工天氣問題
當(dāng)?shù)?月份的天氣就比較炎熱，中午平均氣溫可達(dá)46度左右，即使穿著防熱抗紫外線的外裝，高溫對(duì)我們技術(shù)工程師也是一種考驗(yàn)，為了避免中暑，zui的方法就是喝水，基本上一天要喝8、9升的水，否則就容易中暑，嚴(yán)重影響工作。
4.3 施工中技術(shù)問題
調(diào)試高壓綜合保護(hù)時(shí)，數(shù)據(jù)可以正常上傳，但是不能控制分合閘狀態(tài)。
到達(dá)印方現(xiàn)場，zui緊急的任務(wù)就是要調(diào)試高壓綜合保護(hù)，因?yàn)楝F(xiàn)場需要上電，以供部分設(shè)備調(diào)試所用。在本地遙控回路的分合閘工作正常，但是不能控制遠(yuǎn)程，即使重新刷新了綜保內(nèi)的邏輯程序，依然不起作用，請(qǐng)印方當(dāng)?shù)仉姎夤こ處焻f(xié)助解決，雖然有當(dāng)?shù)胤g，有些術(shù)語還是很難溝通，經(jīng)過很長時(shí)間，才檢查出來，原來是綜合保護(hù)的遠(yuǎn)程控制繼電器供電端沒有通電，以致在后臺(tái)輸出分合命令時(shí)，綜合保護(hù)內(nèi)部繼電器不動(dòng)作。
現(xiàn)場用到其他公司的馬達(dá)保護(hù)器，在印方提供的說明書上顯示是標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-RTU通訊協(xié)議，但是馬達(dá)保護(hù)器對(duì)下發(fā)的命令一直沒有響應(yīng)，后來通過印方和中方工程師協(xié)調(diào)，要來廠家報(bào)文格式，原來是非標(biāo)的協(xié)議，根據(jù)廠家的報(bào)文格式，重新編寫了數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)程序，才完成了正常通訊。
5 系統(tǒng)功能
5.1 用戶權(quán)限管理
針對(duì)不同級(jí)別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，防止因人為誤操作給生產(chǎn)、生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。通過用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。
用戶權(quán)限管理在本項(xiàng)目中顯得尤其重要，因?yàn)樵?.6KV系統(tǒng)中要對(duì)現(xiàn)場的所有綜合保護(hù)實(shí)行控制，高權(quán)限的設(shè)定保障了現(xiàn)場操作的規(guī)范性合格性，同時(shí)具有操作票設(shè)置，規(guī)范了對(duì)高壓柜遠(yuǎn)程操控的順序。
5.2 系統(tǒng)6.6KV主界面
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文界面，CAD圖形顯示配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。
在6.6KV系統(tǒng)一次圖上，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)、灰色表示手車分離狀態(tài)）可以看到現(xiàn)場斷路器運(yùn)行狀態(tài)、手車位置、接地刀閘狀態(tài)、彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)等。
登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看6.6KV各回路運(yùn)行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度、）；登錄zui高權(quán)限用戶，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場斷路器實(shí)現(xiàn)分合閘控制，查看綜保定值，在線修改定值等功能。
5.3 0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B操作界面
Acrel-2000具有友好的人機(jī)界面，在0.4KV系統(tǒng)A和0.4KV系統(tǒng)B主界面，登錄普通權(quán)限用戶，可以查看現(xiàn)場水泵房以及2臺(tái)運(yùn)行變壓器工作的電參量，方便客戶查看回路各類電參量，主要包括：電流、電壓、電度等。
5.4 系統(tǒng)遙信狀態(tài)報(bào)警
在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。
5.5 趨勢曲線分析
Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對(duì)監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
5.6 報(bào)表統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成報(bào)表并有報(bào)表打印功能，可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出。
6 運(yùn)行效果
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為大型工廠必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在印度50噸焦化項(xiàng)目的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)6.6KV高壓柜的遙控功能，實(shí)現(xiàn)了遙控智能化，也為印方節(jié)約了大量人力成本和減少了因斷電引起的巨大損失，遠(yuǎn)程遙測功能能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場電參量，方便值班人員查看；給用戶設(shè)置定值修改功能同樣人性化地提高了值班人員操作的安全系數(shù)；同時(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究；報(bào)警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時(shí)檢查現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況。
在Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用之前，整個(gè)工廠的用電基本上靠人工來操作，投入了大量的人力資源，現(xiàn)場的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也不能及時(shí)被值班人員掌控，增加了工廠設(shè)備運(yùn)行時(shí)的隱患。Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)完成以后，減少了電氣值班人員，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測；通過報(bào)警窗口的應(yīng)用，了電氣故障，遠(yuǎn)程的遙控操作，使值班人員更加安全，整套工作的實(shí)施也更加人性化。
印度作為我國南亞地區(qū)zui大的貿(mào)易伙伴，是我國商品的重要出口國，更是我國原材料和軟件等重要產(chǎn)品的進(jìn)口國。印度在冶金領(lǐng)域通過焦化廠項(xiàng)目對(duì)我司電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，推進(jìn)了我司在國外冶金工程方面電力系統(tǒng)的發(fā)展，為公司在工程方面積累更多經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
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