一、引言

  目前，供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用，隨著計算機技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，我國配電行業(yè)正朝著信息化程度更高的方向發(fā)展，各種的信息技術(shù)正逐步應(yīng)用于配電自動化監(jiān)測系統(tǒng)中，因此，智能配電是當(dāng)今供配電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，其作為配電自動化系統(tǒng)非常重要的組成部分，主要功能包括：數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）、導(dǎo)出，配電網(wǎng)運行管理，用戶管理，地理信息系統(tǒng)（GIS）等。安科瑞智能配電系統(tǒng)是適用于各行業(yè)用戶端供配電監(jiān)控和運行管理的系統(tǒng)，通過對用戶配電網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備的不間斷保護和監(jiān)控，提高供電可靠性和供配電系統(tǒng)的自動化水平，來實現(xiàn)系統(tǒng)可靠、安全、、高效的供配電，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序控制、保護定值管理、事件記錄與告警、故障分析等功能，提供大量的圖形和報表分析統(tǒng)計工具，幫助管理者提高運行效率，主要適用于0.4kV~35kV電壓的用戶端配電系統(tǒng)。

二、10kV~35kV智能配電系統(tǒng)

1.概述

  變電站是電力用戶從電網(wǎng)獲得電能和分配電能重要的環(huán)節(jié)，電力用戶電源進線一般是10KV或者35KV，擁有多臺變壓器和高壓開關(guān)站，不僅要求對設(shè)備運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)、用電質(zhì)量和電能等信息采集分析，用戶還關(guān)心用電可靠性，Acrel-2000智能配電系統(tǒng)，結(jié)合變電站綜合自動化技術(shù)規(guī)范和電力用戶對用電監(jiān)控的要求，提供用戶變電站繼電保護、測量與控制、電能統(tǒng)計等功能，幫助用戶實現(xiàn)用電信息化，降低運維成本，形成完整的用戶智能配電方案；同時，也可作為能效管理等大平臺的子系統(tǒng)。

2.電力監(jiān)控系統(tǒng)參考標(biāo)準

GB 50052   供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

GB 50053   20kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范

GB50059    35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范

GB50060    3～110kV高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范

GB/T 50062  電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范

GB/T50063   電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范

DL 5103    35kV～220kV無人值班變電站設(shè)計規(guī)程

JGJ16-2008  民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范

3.應(yīng)用場景

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案示意圖

5.系統(tǒng)功能

（1）“三遙”（即遙信、遙測、遙控）

  利用就地安裝的微機保護裝置、智能儀表等，采集各回路的電參量、非電量及開關(guān)狀態(tài)量（分合位），結(jié)合電氣主接線圖予以顯示，通過系統(tǒng)操作，實現(xiàn)斷路器、開關(guān)的遠程分合閘控制。

（2）繼電保護及其自動化

  實現(xiàn)用戶變電站的進線、饋線、變壓器及母聯(lián)等保護，對雙電源進線或分段供電的用戶，可實現(xiàn)任意邏輯的備用電源自投。具有保護定值召喚和下載功能，可遠程顯示保護功能的投退狀態(tài)和定值設(shè)置，通過賬號權(quán)限管理和密碼確保操作安全。

（3）故障、告警、事件管理

  故障錄波用于故障后分析故障產(chǎn)生的原因和責(zé)任認定。系統(tǒng)故障錄波可實現(xiàn)對故障發(fā)生時刻的前4個周波和后10個周波（具體應(yīng)以現(xiàn)場繼電保護裝置的實際功能為準）予以記錄并顯示。

（4）故障錄波

  提供靈活的報表生成工具，統(tǒng)計參量包括電流、電壓、功率、電度等，可自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表。同時，可將參量的歷時數(shù)據(jù)、比對數(shù)據(jù)以棒圖、曲線圖、餅圖等形式展現(xiàn)，一目了然，為電氣節(jié)能改造提供依據(jù)。

（5）統(tǒng)計報表、圖表分析

  提供靈活的報表生成工具，統(tǒng)計參量包括電流、電壓、功率、電度等，可自動生成時報表、日報表、周報表、月報表、季報表、年報表。同時，可將參量的歷時數(shù)據(jù)、比對數(shù)據(jù)以棒圖、曲線圖、餅圖等形式展現(xiàn)，一目了然，為電氣節(jié)能改造提供依據(jù)。

（6）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和訪問

  安科瑞智能配電系統(tǒng)可作為前端子系統(tǒng)，通過傳感器（智能儀表、裝置）采集現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給其它軟件系統(tǒng)，如建筑能耗分析系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、集中運維管理系統(tǒng)等，支持MODBUS-TCP、以太網(wǎng)103等通訊規(guī)約。系統(tǒng)軟件可分布式安裝，支持局域網(wǎng)客戶端訪問或WEB瀏覽。

（7）變電站視頻集成

  對遠離監(jiān)控值班室的用戶分變電所，通過軟件的視頻集成功能，發(fā)生緊急狀況或?qū)﹂_關(guān)實施遙控時，系統(tǒng)軟件可將現(xiàn)場畫面及時傳輸至監(jiān)控室。視頻集成可大幅提高操作員的工作效率，減少往返時間，特別適合商業(yè)廣場、高校、層建筑等供電范圍較大的場合。

（8）變電站遠程維護

  智能配電系統(tǒng)的自動化功能幫助電工提高運維工作效率，降低成本支出。同時，系統(tǒng)也可以與集中運維平臺連接，實現(xiàn)變電站的遠程運維（“代維代運”）。

6.設(shè)備選型

  Acrel-2000智能變配電系統(tǒng)的軟件集成具有開放性的特點，支持Modbus-RTU、Modbus-TCP、IEC60870-5-103、以太網(wǎng)103等配電網(wǎng)常用通信規(guī)約，可兼容國內(nèi)外大多數(shù)廠商生產(chǎn)的智能裝置及儀表。

35kV/10kV變電站

10kV開閉所

10kV分變電所

7.應(yīng)用方案

  安科瑞Acrel-2000智能配電系統(tǒng)功能豐富、配置靈活，可根據(jù)項目實際情況進行剪裁或深度開發(fā)，適用于各種新建、改造和擴建項目。

7.1新建項目

• 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

• 系統(tǒng)指標(biāo)

數(shù)據(jù)采集時間：

電氣模擬量采集周期 ≤ 2秒

溫度采集周期 ≤ 2秒

開關(guān)量采集周期 ≤ 1秒

順序事件記錄(SOE)分辨率 ≤ 2毫秒

控制命令響應(yīng)時間：

從值班人員命令發(fā)出到裝置

執(zhí)行的響應(yīng)時間 ≤2秒

主機數(shù)據(jù)庫響應(yīng)單元級

變化數(shù)據(jù)時間 ≤ 2秒

人機接口響應(yīng)時間：

畫面更新響應(yīng)時間 ≤ 3秒

畫面動態(tài)數(shù)據(jù)刷新時間 ≤ 2秒

畫面動態(tài)符號刷新時間 ≤ 2秒

從事故產(chǎn)生到畫面和音響發(fā)出時間 ≤ 3秒

7.2改造項目

  某生物制藥公司，現(xiàn)有高壓開關(guān)設(shè)備因運行時間較長等原因，存在安全隱患，尤其進線柜沒有安裝斷路器，為消除現(xiàn)有隱患，同時滿足新上項目用電的需求，需要進行升級改造。甲方提出的改造內(nèi)容和要求如下：

  1.新增加2臺35kV  KYN-61型高壓柜 （D01、D09）。

  2.改造進線柜、1-5#出線開關(guān)柜、PT柜，使用新型屏蔽式觸頭盒、屏蔽式絕緣套管；母線拆卸進行接頭和絕緣保護層的處理，更換高壓母線加厚型絕緣熱縮管，加裝母線接頭T型護套等。

  3. PT柜加裝消弧消諧裝置，更換電壓互感器，進線柜安裝斷路器。

  4.更換微機保護（現(xiàn)有微機保護裝置已運行9年），指針儀表更改為智能儀表。

  5.配智能電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視變電所內(nèi)高壓設(shè)備，實現(xiàn)無人值守。

  根據(jù)變電站綜合自動化系統(tǒng)（無人值守）的要求，本變電站間隔層為8臺保護裝置，其中6臺集中組屏，2臺就地安裝在對應(yīng)的高壓柜上。所有保護裝置及儀表通過一臺通訊管理機進行通訊管理，與電力監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊；實現(xiàn)本變電站運行管理所需的數(shù)據(jù)實時采集、各種報警的處理、事件的順序記錄等功能；同時具有遙控、遙信、遙測等功能。如下圖所示：

三、0.4kV智能配電系統(tǒng)

1.概述

  低壓配電系統(tǒng)主要由進線柜、無功補償柜、MCC (電動機控制中心，Motor Control Center)控制柜、出線柜和聯(lián)絡(luò)柜組成，安科瑞0.4kV智能配電系統(tǒng)是智能配電在0.4kV側(cè)的延伸，經(jīng)數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)配電過程中智能終端管理的自動化、智能化，為客戶提供進線回路、無功補償、出線回路和電動機保護控制回路等智能配電的解決方案，系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序控制、保護定值管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報表及設(shè)備維護信息管理等功能，大地提高運行的實時性和可靠性，典型的0.4kV智能配電系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示。

  使用Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)作為站控管理層軟件，通過站控管理層監(jiān)視、管理整個配電系統(tǒng)。由各類數(shù)據(jù)采集器、以太網(wǎng)交換機和通訊管理機等設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)通訊層，網(wǎng)絡(luò)通訊層實現(xiàn)對現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)采集，采集后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)等方式傳送給站控管理層軟件，供站控管理層軟件進行數(shù)據(jù)分析、處理和顯示?，F(xiàn)場設(shè)備層通過安裝在進線回路、無功補償、出線回路和電動機保護控制回路等回路的智能元件，采集各配電回路的運行狀況，將采集到的信息傳送給網(wǎng)絡(luò)通訊層。設(shè)備管理層中的進線回路通常由網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR350EGH等元件組成；低壓母聯(lián)由網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR220EL等元件組成；低壓出線由網(wǎng)絡(luò)電力儀表ACR230ELH，低壓線路保護產(chǎn)品ALP220等元件組成；低壓電動機回路由ARD2F、ARD3、ARD3T等電動機保護器產(chǎn)品組成；樓層配電箱由DDSF、DDSD、DTSF等電能表組成；直流屏側(cè)由PZ系列直流檢測儀表等元件組成。

2.進線、出線回路

  進線柜和聯(lián)絡(luò)柜較為重要，一般都需要同時測量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能等參數(shù)，以及開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測及控制等功能，可選用ACR330ELH等電力質(zhì)量分析儀。

  出線柜一般不要求其有三相全電量的測量功能，但要能測量三相電流和有功電能等參數(shù)，以及對斷路器開關(guān)狀態(tài)進行監(jiān)測，可選用ACR220EL型網(wǎng)絡(luò)電力儀表。為保證重要出現(xiàn)回路的用電可靠性，可選用ALP220系列低壓線路保護產(chǎn)品，對線路的過載、接地和欠壓等故障進行保護。帶有PT柜的回路可以使用ALP220-PT低壓PT保護產(chǎn)品，對線路的欠壓、零序過壓和過壓等故障進行保護。

  安科瑞Acrel-2000智能配電系統(tǒng)由Acrel-2000監(jiān)控軟件、計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)、中壓微機保護裝置、低壓多功能儀表、計量儀表、溫控儀、直流屏等設(shè)備構(gòu)成?？捎糜谶M線、出現(xiàn)回路，通過后臺計算機顯示全部配電系統(tǒng)的一次接線圖，并提供變電所配電系統(tǒng)接線圖，各個回路的實時數(shù)據(jù)，各種警告信息、計算機監(jiān)控信息狀態(tài)等，實時刷新各畫面上的運行參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)，系統(tǒng)組成見下圖所示。

■ 數(shù)據(jù)采集功能

  實時采集各電壓、電流等模擬量、開關(guān)數(shù)字量、狀態(tài)量以及脈沖量、保護定值、GPS時鐘、通道狀態(tài)等信息，重要的保護動作、裝置故障信息等通過無源接點輸入，其他保護功能通過通訊方式采集。

■ 保護功能

  通過低壓線路保護產(chǎn)品、低壓PT保護產(chǎn)品對重要饋線回路實現(xiàn)保護，可以對線路的過載、接地、欠壓、過壓、PT斷線、零序電壓等故障進行保護，并通過現(xiàn)場總線將線路的運行狀態(tài)、保護信息上傳到電力監(jiān)控系統(tǒng)中。

■ 實時報警和故障記錄

  將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE、保護信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中管理，激發(fā)事件記錄分類進行記錄。重要報警信息，如事故報警、保護動作等隨時彈出文字信息顯示，即時打印。

■ 圖形顯示

  圖形顯示包括主接線圖、棒形圖、曲線圖、餅形圖、表計圖、趨勢圖和表格功能。包括主接線圖、操作顯示、通訊狀態(tài)顯示、報警及各種表格顯示及打印。軟件把采集的各種數(shù)據(jù)以數(shù)字、文字、圖形和語音等方式直接顯示在人機界面上。

■ 報表管理

  可基于系統(tǒng)已有模板，或自定義的新模板生成報表。可以手動或根據(jù)預(yù)設(shè)定時間表定時生成報表，方便查看和管理。

■ 打印報表

  系統(tǒng)具備各種信息打印功能，包括定時和召喚打印各種實時和歷史報表、批量打印報表、各類電網(wǎng)圖形及統(tǒng)計信息打印等功能。

■ WEB發(fā)布

  --網(wǎng)上發(fā)布，將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)以安全的方式進行網(wǎng)上發(fā)布；

  --報表瀏覽，能夠在WEB 服務(wù)器提供各種報表，供相關(guān)人員進行瀏覽；

  --權(quán)限限制，在WEB服務(wù)器進行嚴格的權(quán)限限制，限打印報表。

■ 權(quán)限管理

  --具有完善的用戶管理功能，避免越權(quán)操作。

  每權(quán)限對應(yīng)相應(yīng)的控制權(quán)限，多可設(shè)置多級不同權(quán)限，并記錄權(quán)限用戶的操作。

  --管理員具有zui高的權(quán)限，并可以對其他用戶或者計算機的權(quán)限進行設(shè)置；

  --用戶或者計算機被設(shè)置了權(quán)限之后只能在權(quán)限規(guī)定的范圍內(nèi)操作或者瀏覽，權(quán)限范圍以外的功能都將被禁止；

  --所有用戶的操作都將被系統(tǒng)日志記錄下來，包括操作時間、操作類型、操作對象、操作結(jié)果等等信息。

3.無功補償回路

不使用電容器補償：全部無功由變壓器（電網(wǎng)）提供，計算變壓器視在功率如下：

S = P/COSθ1 = 665kVA  >  630kVA，變壓器處于過載運行。

使用電容器做補償：目標(biāo)功率因數(shù)設(shè)為0.92，計算變壓器視在功率如下：

S = P/COSθ2 = 543kVA  <  630kVA，變壓器不會過載。

  不做無功補償需要增大變壓器容量，線路中會有很大的無功電流，無功功率補償系統(tǒng)的作用：提高電網(wǎng)功率因數(shù)；降低電網(wǎng)運行電流；降低線路損失；提高電網(wǎng)電壓；降低變壓器容量；避免被供電部門罰款。

  集中補償：

  將補償裝置安裝在變電所對無功功率進行集中補償?shù)难b置。

  分組補償：

  將補償裝置安裝在功率因數(shù)較低的用電單元或母線上對供配電系統(tǒng)中的一部分（區(qū)域）無功功率進行分段（區(qū)域）補償?shù)难b置。

  末端補償：

  將低壓成套無功功率補償裝置直接并聯(lián)安裝在感性用電設(shè)備(如電動機、變壓器）附近對無功功率進行補償?shù)难b置。通常是指對于某一臺設(shè)備進行補償,安裝在設(shè)備附近,適用于單臺設(shè)備容量較大,電力用戶輸電線路較長,用以就地平衡電流,使電壓質(zhì)量得到保證，減少線路損耗。

4.電動機回路

  電動機回路主要由Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)、ARD系列電動機保護器、第三方產(chǎn)品（PLC、變頻器等）等組成。電動機回路要可靠地保護電動機，能夠?qū)﹄妱訖C的過載、堵轉(zhuǎn)、欠壓等故障進行保護，能對設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，電動機回路系統(tǒng)圖如下圖所示。

安科瑞 智能電力監(jiān)控系統(tǒng)

  通過使用電動機保護器產(chǎn)品使電動機的保護范圍由電機延伸到機械設(shè)備處，使用PLC、通訊服務(wù)器等設(shè)備從電動機保護器產(chǎn)品處得到電機的運行狀態(tài)（電參數(shù)、機械參數(shù)等），轉(zhuǎn)給上層的DCS或SCADA系統(tǒng)。安科瑞電機保護類產(chǎn)品分為：

■數(shù)字式電動機保護器產(chǎn)品：ARD2（L）、ARD2F、ARD3

■模塊式電動機保護器產(chǎn)品：ARD3T

■水泵控制器：ARDP

■油田控制產(chǎn)品（潛油電泵、抽油機）：ARD-QY。

■電機保護類產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、水處理和建筑等行業(yè)。

• • 項目簡介
  • 改造方案
  • 系統(tǒng)在進線、出線回路常用功能
  • 常用電容補償分類