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关于智能电力监控系统在配电系统中的应用探讨

发布时间:2020-08-24   点击次数:404次

摘要:计算机技术水平的发展以及网络通讯技术在当前越发成熟,配电系统用电技术在发展过程中不断的呈现出网络化与智能化的特点。当前很大一部分工业企业在电力监管方面的技术较为落后,在一些必要的智能监控装置配置上也存在不足,由此便造成了配电系统中负荷分配出现一些不合理的现象,在对用电计量进行统计的过程中准确性不足,这些问题的出现在很大程度上影响了用电过程中的安全性并导致了电能浪费。

关键词:智能电力监控系统;工业企业;应用

1.工业企业配电系统的状况

在当前我国的大型工业企业配电系统用电的规模相对较大,而且用电的地点较为分散,用电的负载情况也复杂.锅炉注汽企业属于工业企业的用电大户之一,其配电系统具有较高的复杂性,而且单台设备装机的容量也相对较大,在这种情况下就需要供电具有较高的可靠性,而这也是大型工业企业配电系统之中的一个典型的代表。本文就这种主要是对智能电力监控系统的应用加以研究。

1.1主要特点

在锅炉注汽企业之中的配电系统主要包括以下几个特点:

1)用电负载的情况相对比较复杂,用电设备的种类具有多样性特点,设备主要包括一些有电加热的设备、负责提供压缩空气的设备、给水的设备、用来测试性能的设备以及一些通用的设备等;

2)单台设备的装机容量相对较大,整个连续用电的周期相对较长,而考虑到企业在锅炉运行方面的成本相对较高,基于这种情况就需要供电具有较高的可靠性;

3)在对设备电源进行控制的过程中一般都是采用变频电源,由此便在很大程度上影响了电能的质量,严重的情况下可能影响到设备的正常运转。保障电力运行过程中的安全性以及使配电系统运行过程中的经济性得以实现,对于企业运行过程中的经济性和安全性以及可靠性有着重要的意义。

1.2存在的问题

在当前大多数锅炉企业的配电系统中二次设备配置大 都比较落后,而且缺少足够的运行维护人员,整个管理模式较为简单和粗放,并且其中还存有一定的随意性问题,基于这种情况就使管理过程中出现了定程度的问题。

1)对能源进行计量所使用的手段相对原始,而且电力负荷的实际情况不够清晰,在对能源进行计量的过程中主要采用的是人工抄表的方法,由此便影响到了系统负荷情况难以实时和准确的反映出来,更难做到应用电力负荷调控的方法 来使电力系统运行过程中的经济性与安全性。针对一些大型 的用电设备搬迁与增容的项目由于系统运行过程中缺乏足够的数据支撑并且企业很难结合实际情况制定出较为合理的配点方案,甚至也会造成变压器和局部回路发生过载的情况。另外,由于在对各个用电单元的用电量进行统计的过程中准确性不足,在很大程度上影响到了电量化考核等相关的节电管理工作的开展。

2)电能质量所具有的不可控性与不可测性问题。由于在大型工业企业符合具有一定的特殊性特点,而且在其正常运转的过程中电能质量方面的问题开始逐渐凸显出来,现有的配电系统并不能对电能的质量进行实时和有效的监测,并且 在很大程度上影响到了电能质量造成的安全隐患被发现出来的及时性,进而便会在很大程度上影响到电能质量相应工作的改善与开展。

3)难以实现对故障的及时预警以及对相关事故进行排查。在当前企业之中大都只能采用一些人工的管理手段,这种方法很难实现对电力系统运行过程中的实时监控,不能实现对电气安全隐患的排查,也很难实现对于故障的预警。一旦有电气事故发生的话由于事故情况记录数据的不足有可能造成事故原因排査过程中出现困难。

为了研究如何解决企业配电系统管理过程中所岀现的 这些问题,而通过对信息化管理手段进行引入,而这 也成为了企业配电管理工作发展的一个方向。

2.智能电力监控系统功能与结构的介绍

2.1系统拓扑结构

我们可以结合智能电力监控系统的结构差异将其具体的分为3个层面:网络通讯层、现场测控层以及监控管理层。

现场测控层的主要功能是通过对现场测控单元进行利用来实现对变配电站之中所有回路产生的数据进行实时的采集与分析。现场测控单元之中主要包含了微机综合保护、变压器温控箱和直流监测单元以及智能网络仪表等。现场测控层能够对电力参数进行实时的测量,其中主要包括三相电压、功率、电流、电度、功率因素以及谐波含量等。其也具有对馈线回路断路器状态的实时监测团,主要是通过微机综保来对相关的故障信息进行获取,并且能够通过对变压器温控仪进行利用来对变压器的状态信息进行获取。

网络通讯层属于现场测控层设备以及监控管理层设备实现对通讯线路以及通讯设备数据交换的一个总称,其属于连接监控管理层与现场测控层的一个纽带和桥梁。网络通讯层主要包括了光电转换器、路由使用的通讯电缆和光线以及光交换机等相关设备。

监控管理层的作用是对整个系统进行调度。其主要设备包括显示器、监控主机、打印机、电力监控软件以及UPS电源等设备。监控管理层的核心部分是负责对电力进行监控的软 件,通过软件的各种管理功能以及人机界面,能够对电力系统进行实时的监控。

2.2系统功能介绍

智能电力监控系统的应用可以对变配电站的运行情况 进行动态实时的反映,对于各种模拟量的数值以及开关的状态量进行监测和记录,并且对变配电站运行过程中的历史数据进行自动的记录,方便运维人员对信息进行查询和分析,并且可以使他们处理报表的工作变得便捷。

1)数据采集和处理的功能。电力供配电系统之中数据采集和处理是安全监控得以实现的基础,通过对智能电力监控系统进行控制能够实现对现场设备开关量和模拟量的实 时采集,所采集到的数据可以经过处理之后生成一些较为直观的数据,或者直接的在监控主机的屏幕之上显示出来。并且系统可以实现对一些重要信息的存储

2)实时数据与实时曲线。实时数据所包含的主要是实时遥信与遥测值,对于所选单元遥信量的状态进行实时遥信的反映,并且可以对所有遥测量的当前值进行实时遥控反映。

3)历史数据库。对于各种事件的记录以及遥测和遥信的数据能够记录和保存,并且参照历史数据库能够对各种数据进行有效的分析。可以对不同时段的设备提供电力运行曲线,其主要是用在对设备运行状况的分析。

4)报警功能。对于一些开关的变位信息智能电力监控系统可以自动生成警报,釆用的告警形式是音响以及图形弹出窗口。系统所有发生的报警都会在历史数据库中被记录出来,由此可以使相关的人员有据可査,并且为他们分析和处理故障提供有效的数据支撑。

5)操作权限的设定。结合配电室之中工作人员职责与工作范围的差异性给予他们相应的权限,避免一些不同级别的人员发生越权操作的问题。并且,系统可以对一些事故处理者的权限密码进行记录,通过这样能使査询工作变得更加方便。

3.安科瑞电力监控系统产品介绍与选型

3.1概述

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求,针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系

统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术,集保护、监测、控制、通信等多功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统,适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户 变电站,可实现对变电站方位的控制和管理,满足变电站无人或少人值守的需求,为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障

3.2应用场所

(1) 办公建筑(商务办公、国家机关办公建筑等)

(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、会展中心等)

(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)

(7) 厂矿企业建筑(石油、化工、水泥、煤炭、钢铁等)

(8) 新能源建筑(光伏发电、风能发电等)

3.3系统结构

Acrel-2000Z电力监控系统釆用分层分布式设计,可分为三层:站控管理层、网络通信层和现场设备层,组网方式可为标 准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构,根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

 

3.4设备选型

应用场合

型号

保护功能

35kV进/馈线

AM6-F

三段式(带方向、复合龟压闭锁)过流保护、小电流接地选型保护、三相一次重合闸、低频减載

35kV电机

2000kW以上)

AM6-MD

电机差动保护、电机综合保护

35kV PT监测

AM6-U

PT监测

35kVr用变

AM6-TR

三段式过流、过负荷保护、变压器非电量保护

 

 

10kV/6kV进馈线

AM5-F

三段式过流/零序过流、过负荷保护(告警/跳闸)、 PT断线告警、三相一次重合闸、低频减栽、后加速过流、逆功率保护

10kV/6kV厂用变

AM5-T

三段式过流/零序过流、过负荷保护(吿警償闸)、 控故障告警、PT断线告警、非电参量保护

10kV/6kV异步电机

AM5-M

两段式过流/零序过流/负序过流保护、过负荷保护 (告警演制)、低电压保护、PT断线告警、堵转例护、启动超时、热过載保护

10kV/6kV电容器

AM5-C

两段式过流/零序过流保护、过负荷保护(告警演闸)、PT断线告警、过电压/欠电压跳闸、不平衡 电压/电流保护;

10kV/6kV 母联

AM5-B

进线备投/母联备投、两段式过流保护、PT断线告警;

10KV/6RV PT 监测

AM5-U

低电压警吿、PT断线吿警、过龟压吿警、零序过压吿警;

10kV/6kV PT

AM5-BL

单母线分段系统的PT二次并列/解列控制

 

 

环网柜

AM3

AM2

三段式定时限过流保护、反时限过流保护、零序过流保护、零序过压保护、非电量保

护、低电压保护、过电压保护、过负荷保护、断路器遥控分合闸、故障录波

3 ~ 35kV 开关柜状态指示仪

ASD100L

一次回路动态模拟图

3 ~ 35kV 开关柜状态指示仪

ASD100G

一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自检、自动 温湿度控制及显示(带强制加热)、加热回路故障告警

3 ~ 35kV 智能操显装置

ASD200

一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度 控制及显示(带强制加热)、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、语音 防误提示、语音已带电提示、柜内照明控制、断路器分合次数统计、RS485通信

3 ~ 35kV 智能操控装置

ASD300

一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度 控制及显示(带强制加热)、远方僦地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、语音 防误提示、语音已带电提示、柜内照明控制、断路器分合次数统计、全电参量测量、柜内电气接点无线测温、RS485通信

3 ~ 35kV 智能操控无线 测温一体化装置

ASD320

一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度 控制及显示(带强制加热)、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、语音 防误提示、语音已带电提示、柜内照明控制、断路器分合次数统计、柜内电气接点无线 测温、RS485通信

0.4kV-35kV

断路器触头、铜排、 电缆接头无线测温传感器

ATE100

ATE200

表带式固定,电池供电,电池寿命不小于5年,测温范围-40^-125^,采集周期25s,发射周期4min,测量精度±2P,传输距离空旷10米

ATE300

扎带捆绑固定,CT感应取电,启动电流5A,测温范围采集周期15s, 发射周期15s,测量精度±2P,传输距萬空旷100米

3 ~ 35kV

无线测温收发器

ATC200

导轨式/螺丝固定,工作电源DC24V,可接收12个ATE200 ATE100 )数据,带RS485 通信接口可将数据上传到监控中心

无线测温收发器

ATC400

导轨式/螺丝固定,工作电源DC24V,可接收240个ATE300数据,带RS485通信接 口可将数据上传到监控中心

无线测温装置

ARTM-Pn

嵌入式安装,工作电源AC/DC 1100/220V,可与ATE100. ATE200、ATE30。配合 使用,安装在高压柜、低压柜内测量多18点温度;两路无源温度告警输出;一路 RS485通信接口可将数据上传到监控中心

无线测温集中釆集触摸屏

ARTM-7062HT-HI)

嵌入式安装,工作电源DC 24V,可与ATE100、ATE200. ATE300传感器配合使用 ,安装在高压柜、低压柜内测量多240点温度;一路RS485通信接口可将数据上 传到监控中心

电参量测量

AEM96

三相所有电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、大需 量、历史电能统计、开关量事件记录、历史记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量(电压、电流、功率)、开关量、报警输RS485

MODBUS DL/T645-2007协议)量测量

电力监控系统

 

Acrel-2000Z

 

可建立配电网络一次系统图,模拟配电网络运行,实现无人值班模式;根据顺序 事件记录、波形记录、故障录波,协助运维人员实现快速故障分析、定位和排除 问题,尽量缩短停电时间;实时采集各回路、设备的电流、电压、功率、电能以及谐波、电压波动等参数,对配电系统和用电设备进行用能分析和能效管理。

 

 

  4.结束语

本文主要是对锅炉注汽行业电力管理过程中存在的相 关问题进行分析,并且对智能电力监控系统的功能以及拓扑结构加以介绍,并且对智能电力监控系统引入之后供电可靠 性提高的效果,符合分配的优化情况以及维护人员工作效率的提高程度进行一定的描述,希望由此可以使配电系统管理过程中的问题得到一定的解决以及对用电管理的水平加以提高。

参考文献

  • 田忠民,付春旺.智能电力监控系统在配电系统中的应用
  • 苑晋沛,聂宇,罗起.试论人工智能在电力监控中的应用[J]. 科技创新与应用,2018(3):141 -142.
  • 安科瑞电力监控与保护类产品选型手册,2020.01.
  • 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2019.11.

 

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