浅谈电厂电能管理及开关状态在线监测系统的开发.docx

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1、浅谈电厂电能管理及开关状态在线监测系统的开发安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定201801【摘要】：基于某大型电厂的分层分布式电能管理及开关状态在线监测 系统的实际案例,介绍了发电厂电能管理系统的开发情况、网络结构及系 统功能,探讨了开关状态在线监测技术的原理和实现,实际证明,系统通用 生强、开放性和可维护性好。【关键词】：电能管理；开关状态；在线监测0.前言近年来我国经济发展迅猛,电力供应缺口加大，引发了新一轮电力 建设高峰。随着西电东送、全国联网、三峡水利工程等特大型工程的展 开,装机容量稳步增长,输电容量进一步增加;另一方面，厂网分开的实现, 使各电厂面临着来自其它地区大型电源公司竞价上网

2、的竞争压力,电厂 设备的管理水平上台阶是保持竞争力的必要条件。电能管理及开关状态 在线监测系统提高了发电厂用电管理的效率才是高了供电质量,节省了大 量的人力、物力财力，其不断完善是确保竞争力的硬件基础。特别在设 备状态在线监测方面利用整个设备或者设备的某些关键部件的寿命特 征,开发应用一种具有特殊用途的系统,并通过数据采集及数据分析来预 测设备状态发展的趋势,使得维护只在需要时才安排,这样,适时的维护能 有效地避免因设备故障产生的意外停电同时可缩短停电时间,降低维护 费用,延长设备使用寿命,还可避免因维护中的疏忽而产生的故障。L系统开发及平台电能管理及开关状态在线监测系统是基于西屋PowerN

3、et电能 管理程序开发软件推出的，系统操作平台可建立在Microsoft WindowsNT/2000/XP的操作系统平台上,采用开放式TCP/IP结构发 电厂现有的厂内局域网也可作为电能管理及开关状态在线监测系统的 中枢.系统的图形化界面采用开放的、可扩展的人机界面InToUCh软件, 允许用户创建复杂而强大的操作员界面显示，同时其分布式报警子系统 很大地提高了信息质量系统通过MicrosoftAccess数据库将与电能管 理及开关状态在线监测有关的参数电流、电压、电能采集数据故障数据、 开关动作次数等取到管理系统的中间表中，然后进行统计、计算和分析， 并存于数据库中,可通过厂MIS系统实现

4、数据共享。2 .系统网络结构实现系统硬件结构按功能划分为设备层和管理层,2个相对独立的层 面之间通过通信介质采用分层分布式开放结构建立网络连接,微机综合 测控、继电保护单元分散布置于被控设备对象.所有控制、保护、测量、 报警等信号均在就地单元内转化成数据信号后经现场通信总线传输至 主控室的监控计算机,各就地单元相互独立,不相互影响。2.1 设备层设备层是由微机综合测控、继电保护单元组成的INCOM总线数 据采集层。各功能单元分别实现开关配电设备状态监视,电量采集、存储、 上传、保护等功能.各功能单元间通过现场通信总线进行连接，总线采用 以射频调制方式传输的INNCOM专业工业通信协议.通信介质

5、为普通 屏蔽双绞通信电缆,接线不分电压极性.由于INCOM协议使用的是高 频信号,抗干扰能力优于传统采用RS-485RS-422等传送方式的总线 系统,单条通信电缆的有效传输距离达3 048 m,并可与动力、控制电缆 一起敷设,不需专用的电缆通道，大大减少了联网工作的成本和因干扰、 衰减等因素造成误码的风险现场通信总线直接接入位于管理层的通信 主机,并与监控计算机进行通信。除现场总线的通信方式外,设备层的功 能单元还可通过以太网通信接口直接接入上层的局域网，与网内的监控 计算机进行通信。2.2 管理层管理层为全部设备监视、测量、控制和管理的中心,由通信主机、 现场或远程监控计算机和TCP/IP

6、协议局域网构成它包括一个以远程 电能监测和状态监测为核心的开放式、可视化的操作平台。设备监测采 用InTouch图形化软件环境，为监控系统提供良好直观的人机界面， 支持用户开发定制的图形视图;并依据设备状态数据信息,按照不同用户 的个性化要求动态显示设备的运行状态且其数据访问功能扩展到了外 部元件/系统、历史事件处理报警记录以及报告和分析工具。3 .系统功能3.1 能量消耗监控系统能准确统计全厂的用电负荷情况，并采集各用电设备的电能参 数,为用户提供相应的负荷分析曲线。除电能参数外,其它电量如电流电 压、频率功率因数、大值和小值、谐波等渚B能实时上传到监控中心进行 显示和存入数据库，大大减少传

7、统的抄表和分析的工作量。3.2 电能质量分析系统对配电系统中的电压,谐波及功率因数等反映电能质量的参数 进行实时监测,及时对将要出现的电能质量问题发出报警。3.3 运行监视系统的运行状况可通过文字、表格、图像、声、光等方式为值班人 员及时提供配电系统安全监控所需要的全部信息例如用户的配电系统 以彩色图形显示在管理计算机的屏幕上,包括酒己电系统的系统单线图、 配电室的平面布置图、开关柜的面板图等可直观地显示开关柜外形并随 时调出具体设备的面板图,进行主单元控制。在单线图状态下可形象实时 地显示系统中设备的通,断状态及运行参数,并在发生报警时弹出提示窗 口系统配置厂用电高压断路器微机综合变压器保护

8、装置。电动机保护装 置及微机测量仪表和PT柜微机测量仪表,实现高压厂用电系统的保护 和电能测量；在汽轮机控制中心、锅炉控制中心配电盘上安装微机测量 仪表实现电能测量监控计算机设置于机组集控室,由运行维护人员进行 系统监视；输出厂用电系统有功电量报表,通过厂内局域网的网络电缆, 将厂用电系统电量数据传至发电厂计算机中心服务器,在发电厂的 Intermet主页上浏览电量数据电能管理及开关状态在线监测系统通过 现场有效的数据采集、传输和上述灵活的用户界面为电厂设备管理人员 提供如下运行监视功能：L报警按系统实际需要,通过简化配置和显著改进报警处理性能， 任何硬件设备均集成到InTOUCh图形环境中并

9、采用分布式报警子系 统很大地提高了信息质量。用户可指定在某些事件发生或保护动作时自 动发出报警，一般可设置在以下情况发出报警：开关量突变伎口保护跳 闸动作）断路器位置错误模拟量超过整定值等每个报警均有时间、报警 信息及确认状态显示,通过对话框和易于使用的图形用户界面可轻松实 施报警配置。2,设备动作事件记录.系统中所有动作事件,如继电保护动作、断路 器操作等均可自动打印及存入系统硬盘记忆。3.4 开关设备状态监测传统的定期检修存在试验周期长、强度大和有效性差等缺点,难以 满足电力系统对可靠性的要求,以状态检修逐步代替定期检修已成为电 力系统设备检修的必然趋势实现状态检修的前提条件是实现设备状态

10、 在线监测，系统汇总INCOM总线装置在线连续检测的有关开关设备运 行状况特征信息并存储到数据库中,并根据厂用高压开关的设备特征如 累积开断容量、开关动作次数、真空度等参数,通过对历史趋势数据的统 计、分析、显示及标准报表的输出,判断开关的运行状态,显示开关设备 的绝缘寿命和机械寿命。专家也可查阅状态监测软件包对开关动作和故 障事件的诊断分析过程和结果,实现对设备故障的智能诊断,有效避免意 外事故的发生。3.5 修改测控保护单元的设定值可在系统监控计算机上对设备层的测量仪表或继电保护装置的各 项设定值、保护定值等进行在线修改，修改后的定值将直接回传给对应 的装置进行储存。3.6 故障诊断对系统

11、运行中发生的断路器跳闸、电动机起动过载等事件,系统在记 录、显示这些事件发生的时间”质序的同时,还可将故障录波触及波形反 应到监控屏幕上，为故障的查询及处理提供便利。4安科瑞AcreI3000WEB电能管理解决方案4.1 概述用户端消耗着整个电网80%的电能 用户端智能化用电管理对用户 可靠、安全、节约用电有十分重要的意义。构建智能用电服务体系，推 广用户端智能仪表、智能用电管理终端等设备用电管理解决方案，实现 电网与用户的双向良性互动。用户端急需解决的研究内容主要包括：先 进的表计，智能楼宇、智能电器、增值服务、客户用电管理系统、需求 侧管理等课题。安科瑞Acrel-3000WEB电能管理解

12、决方案通过对用户端用电情况 进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各分项 用电的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节 约电能，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。4.2 应用场所(1)办公建筑(商务办公、大型公共建筑等)；(2 )商业建筑(商场、金融机构建筑等)；(3 )旅游建筑(宾馆饭店、娱乐场所等)；(4 )科教文卫建筑(文化、教育、科研、医疗卫生、体育建筑等)；(5 )通信建筑(邮电、通信、广播、电视、数据中心等)；(6 )交通运输建筑(机场、车站、码头建筑等)。4.3 系统结构4.4 系统功能1）实时监测系统人机界面友好，以配电一次图

13、的形式直观显示配电线路的运行 状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信 息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及 有关故障、告警等信号。2）电能统计报表系统以丰富的报表支撑计量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总 统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电 节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分 析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯， 维护计量体系的正确性。3）详细电参量查询在配电一次图中，当鼠标移动到每个回路附近时，鼠标指针变为手 形，鼠标单击可查看该回路详细电参量，包括三相电流、三

14、相电压、三 相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能，并可以查看 24小时相电流趋势曲线及24小时电压趋势曲线。 ACreI 3000WEB 电肖 g统含则睡t电力窝X克配电艇名称：13安科眄PS份有限公司tt20ItW(XMX) 0025 OCkSO OklS ObW 02)5 02:30 0255 030 O35 04110 (M3S 0500 (254）运行报表系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实 时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够 自定义需要查询的参数、指定时间或选择查询更新的记录数据等，并通 过报表方式显示出来。用户可以根据

15、需要定制运行日报、月报，支持导 出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。5）变压器运行监视系统对配电系统总进线、主变压器、重要负荷出线的运行状态进行 在线实时监视，用曲线显示电流、变压器运行温度、有功需量、有功功 率、视在功率、变压器负荷率等运行趋势，分析变压器负荷率及损耗, 方便运行维护人员及时掌握运行水平和用电需求，确保供电安全可靠。6）实时报警系统具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、 接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、 功率、功率因数越限等事件进行实时监测，并根据事件等级发出告警。 系统报警时自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提醒。7）历史事件查询系统能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、 功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件 和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。8）电能质量监测系统可以对整个配电系统范围内的电能质量进行持续性的监测，运 行维护人员可以通过谐波分析棒图、报表掌握进线、变压器、重要回路 的电压、电流谐波畸变率、谐波含量、电压不平衡度等，及时采取相应 的措施，降低谐波损耗，减少因谐波造成的异常和事故（该功能需要选 配带谐波监测功能的电力仪表，不需要可删除。9）遥控操作系统支持对断路器、隔离开关、