楊紅梅，杜繼平

淺談水泥工廠變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)

Brief Discussion on the Substation Computer Monitor and Management System for the Cement Plant

楊紅梅，杜繼平

現(xiàn)代化水泥工廠對供電的安全和可靠性要求越來越高，非正常停電將給水泥廠造成較大損失。變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)能提供實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)，對可能出現(xiàn)的故障進行預報警，改善供電質(zhì)量，降低電能損耗，方便日常維護管理，減少運行費用。

1 變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成

變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控設備、通信接口、工作主站三部分組成。圖1為某水泥廠的變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控設備可分為智能網(wǎng)絡測控儀表及智能保護控制單元兩大類，按一次線路的需要對應分布式配置，并就地安裝在開關柜內(nèi)或部分組屏上，且裝置、儀表和模塊相對獨立。監(jiān)控設備本身具有實時顯示電氣設備工作狀態(tài)、運行參數(shù)、故障信息和事件記錄、越線定值、通信等功能。監(jiān)控設備若與開關柜組合，還可構成智能化開關柜。所有監(jiān)控設備通過本身通信口與底層的RS-485子網(wǎng)相連，將需要的信息輸送至通訊控制器，同時各裝置的功能可獨立于網(wǎng)絡完成對供配電系統(tǒng)的保護與監(jiān)控。

通信接口是由網(wǎng)絡通訊控制器、網(wǎng)絡電纜及附件組成。借助網(wǎng)絡電纜完成監(jiān)控設備與工作主站的網(wǎng)絡硬件連接；網(wǎng)絡通訊控制器實現(xiàn)監(jiān)控設備與工作主站間通信信息的上行及下達。具有通信數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)二次組態(tài)、總線轉換的功能，同時與上級工作主站進行數(shù)據(jù)交換，并可直接與智能直流電源等其他智能設備、DCS、設備網(wǎng)等系統(tǒng)相聯(lián)，達到信息資源共享。

目前國內(nèi)產(chǎn)品變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)都支持多種通信協(xié)議，同時支持多種通信協(xié)議轉發(fā)、模擬盤通訊控屏及規(guī)約擴展，支持各種現(xiàn)場總線如工業(yè)以太網(wǎng)、設備網(wǎng)等。

工作主站是由監(jiān)控計算機、打印機、網(wǎng)絡交換機等設備及電力監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控計算機配置為工業(yè)用計算機，內(nèi)置電力監(jiān)控組態(tài)軟件包，可對所有電氣設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控、電氣參數(shù)實時測量、事故異常報警、實踐記錄和打印、電能管理和負荷控制、電力品質(zhì)分析、統(tǒng)計報表生成和打印、儲存。

2 變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)具體功能

（1）變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)變配電站“四遙”功能，即遙測、遙信、遙控、遙視。

遙測是指通過系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)測儀表以及電力組態(tài)軟件實現(xiàn)變配電站所有回路的電量采集，即電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、視在電度、功率因數(shù)、頻率等。

遙信是指通過系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)控模塊以及電力組態(tài)軟件實現(xiàn)變配電站中所有開關量的采集，如斷路器的分合閘、手車工作位置、電機儲能狀態(tài)、變壓器風機運行狀態(tài)、高溫報警信號、超高溫跳閘信號、斷路器故障信號、事故跳閘信號、綜合保護器的故障類型以及變壓器門開關信號等開關量。

遙控是指通過系統(tǒng)通訊控制器、監(jiān)控模塊以及電力組態(tài)軟件實現(xiàn)帶有電動操作機構的框架式斷路器和分勵脫扣的塑殼斷路器以及接觸器等遠程控制功能。

遙視（預選）通過視頻采集器、視頻通訊以及組態(tài)軟件實現(xiàn)變配電所監(jiān)視功能，以防止非法人員進入。

（2）從運行的角度看，變配電站計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對潛在的事故預報警，同時實現(xiàn)各種電量的越限報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現(xiàn)（如火災等），減少損失。供配電系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質(zhì)、地點及發(fā)生時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。

狀態(tài)報警：當變配電系統(tǒng)的各開關出現(xiàn)過載跳閘、短路故障跳閘等事故跳閘時（要求斷路器帶有能區(qū)分過載報警及短路瞬動的輔助觸點），計算機能夠通過多媒體音箱發(fā)出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路開關名稱、事故類別。

超限報警：當變配電系統(tǒng)的各電量參數(shù)出現(xiàn)超過額定值或其他工藝設備超限運行時，計算機能夠通過多媒體音箱發(fā)出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

三相不平衡系數(shù)報警：當變配電系統(tǒng)的三相電流或三相電壓值出現(xiàn)不平衡時（可自定義范圍），計算機能夠通過多媒體音箱發(fā)出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

系統(tǒng)通過媒體音箱發(fā)出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱，以方便電力管理更快、更有效地去安排任務，及時解決發(fā)生的報警故障，以保證系統(tǒng)的安全運行。

（3）可以通過查看歷史記錄的電力參數(shù)，及時掌握每天或季節(jié)負載特性；在供配電系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)化能耗的分配，均衡負載；減少潛在的停電事件。

變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)能將所監(jiān)測并統(tǒng)計的各種電量參數(shù)、各斷路器或開關的狀態(tài)變化時間、報警故障類別、操作人員代碼和時間、開關機時間等永久保存，以便對整個變配電系統(tǒng)的運行情況進行分析。系統(tǒng)可以根據(jù)一天用電負荷情況自動生成負荷列表、用電量曲線以及電能棒圖等，電力管理可以根據(jù)列表、曲線或棒圖來均衡每一個小時用電量，以達到負載利用最高。

當變壓器發(fā)生超載或超負荷時，系統(tǒng)會自動或手動切除不重要的帶有電動操作機構或帶有分勵脫扣的負荷，并記錄有關操作時的各項內(nèi)容（如時間、操作人員、回路名稱等）。

（4）變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)快速、準確地掌握供、配電設備的運行情況（含歷史數(shù)據(jù)），并可以用報表方式或圖形方式顯示、記錄或打印出來，進行日報和月報，提高工作效率。

系統(tǒng)可以對采集的數(shù)據(jù)進行分類保存、歸檔、統(tǒng)計、調(diào)用等數(shù)據(jù)操作。系統(tǒng)配置歷史數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用戶可以按照對象、性質(zhì)、時間檢索各種數(shù)據(jù)記錄，以便進行查詢和故障分析。

系統(tǒng)可按日、月、季、年等對測量數(shù)據(jù)及開關跳閘次數(shù)等信息進行統(tǒng)計報表。

系統(tǒng)可以統(tǒng)計和打印所監(jiān)控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數(shù)值以及這些參數(shù)24h變化曲線；統(tǒng)計和打印各斷路器運行狀態(tài)變化時間及故障報警時間和類別；統(tǒng)計和打印各斷路器的操作時間及操作人員代碼；統(tǒng)計和打印有功電度、無功電度的24h內(nèi)單位用電量及電量棒圖，同時具有峰谷計費功能。

（5）配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)能實時分析供電質(zhì)量（諧波失真度THD/最大、最小、平均值/電壓合格率），便于分清供電單位和用電單位的責任。

根據(jù)系統(tǒng)電壓、電流在1min內(nèi)運行波動情況、諧波失真度以及1min內(nèi)配電回路的用電情況進行綜合分析、判斷，從而得知系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以便于分清供電單位和用電單位的責任。

（6）變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源共享、供配電設備綜合檔案管理等，為現(xiàn)代化管理提供堅實、可靠的基礎。

變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)可以在計算機終端留有若干個系統(tǒng)通訊接口，便于與工廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)相聯(lián)。

當系統(tǒng)主機發(fā)生故障時，系統(tǒng)通訊預留接口可與便攜式電腦進行通訊，以保證系統(tǒng)安全、可靠。

（7）可以根據(jù)系統(tǒng)設備運行的記錄數(shù)據(jù)和運行情況，制定臨時或定期的設備維修計劃；按計劃維修、減少運營和維修成本。

表1 變配電系統(tǒng)費用

3 變配電計算機監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟效益

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，智能化變配電所監(jiān)控管理系統(tǒng)越來越具有優(yōu)越性。從安全、可靠性來說，如果不采用變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)的話，需要電力管理者對現(xiàn)場進行人工抄表、現(xiàn)場操作、定時巡視，對各用電回路的電量參數(shù)、各斷路器的運行狀態(tài)、變壓器運行狀態(tài)、故障報警和故障跳閘的回路和時間等無法及時準確地了解和記錄，必須通過人工巡視、抄表來實現(xiàn)，這樣就給變配電站的安全保障、經(jīng)濟運行、負荷分析、躲峰填谷、經(jīng)濟核算、合理調(diào)度及故障的及時處理等現(xiàn)代化的運行管理帶來很大困難。采用變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)，不僅能對系統(tǒng)各種運行開關量狀態(tài)和電量參數(shù)進行實時采集和顯示，而且更安全、更可靠、更直觀，可避免由于種種原因未及時發(fā)現(xiàn)隱患而出現(xiàn)的停電事故。

從經(jīng)濟效益來說，變配電計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)運行時間越長就顯得更為優(yōu)越，性價比更高。

圖1中工程由一個總降和四個配電站組成，按5年、10年費用計算總計見表1。

4 結語

變配電站計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)線系統(tǒng)一個重要的組成部分，現(xiàn)有變配電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)在精密計量、數(shù)據(jù)傳輸、遠方控制、報警處理及事件記錄、電能質(zhì)量及諧波測量、波形捕捉、精確度等方面都能滿足水泥廠變配電站監(jiān)測和控制的要求。

變配電站計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)了無人值班變配電站（或少人值班），在節(jié)約人力資源的同時，又實現(xiàn)了供配電系統(tǒng)一體化綜合監(jiān)控、統(tǒng)一管理。

借助變配電站計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)可進一步完善水泥生產(chǎn)線及輔助生產(chǎn)車間按流程劃分為不同的工段。將非生產(chǎn)部門按不同的位置劃分為不同的區(qū)域。對不同的工段及區(qū)域按實行單獨經(jīng)濟核算進行檢測、計量。完成電能管理、配電能耗及用電成本統(tǒng)計功能，減少“跑、冒、滴、漏”，真正體現(xiàn)“管理出效益”的意義。

TQ172.611.9

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呂 光