袁耀

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，山東 濟南 250101）

1 引言

港口工程具有規(guī)模大、用電設(shè)備多、耗電量大，用電管理復(fù)雜的特點，因而，對港口工程的用電情況和配電系統(tǒng)的研究格外重要。傳統(tǒng)港口工程的供配電系統(tǒng)大多采用電子儀表計量用電情況，需要專業(yè)人員定期或者不定期地查看電度等電量參數(shù)，需要耗費大量的時間和人力，且可靠性和準(zhǔn)確度不高，不利于管理人員及時掌控整個港區(qū)的用電情況，并且當(dāng)某個用電設(shè)備出現(xiàn)故障或者操作不當(dāng)時，只能人工排查故障，發(fā)現(xiàn)解決問題不及時，具有安全隱患，影響生產(chǎn)效率。隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，智能配電系統(tǒng)得到廣泛的關(guān)注。智能配電監(jiān)測系統(tǒng)是將先進的自動化測控技術(shù)、計算機通信技術(shù)融入到傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)中，通過對整個港口的供用電情況進行實時監(jiān)控，智能控制，提高了港口企業(yè)用電管理的自動化水平和管理質(zhì)量，通過實時讀取電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對電力能耗數(shù)據(jù)進行整理分析，最大程度地降低用能成本，節(jié)約能源。

2 工程概況

本工程建設(shè)8 個1000 噸級泊位，泊位總長度810m，新建錨位長度250m。設(shè)計通過能力為690 萬噸/年，其中集裝箱7.7 萬TEU/年，主要貨種為糧食、焦炭、礦建材料、木片、鋼材及集裝箱等。根據(jù)總平面布置、供電設(shè)備及其他用電負(fù)荷的分布情況，本工程新建2 座變電所。1#變電所位于本工程輔建區(qū)，主要為綜合辦公樓、宿舍樓、餐廳、維修保養(yǎng)間、工具庫、糧食倉庫、件雜貨倉庫等生產(chǎn)生活建筑物用電設(shè)備供電，2#變電所位于堆場區(qū)靠近碼頭前沿的負(fù)荷中心處，主要為碼頭堆場的機械用電設(shè)備以及照明設(shè)備供電，其中門座起重機和軌道式龍門起重機采用10kV 高壓供電，其余采用380V/220V 低壓供電。港區(qū)采用2 路10kV 高壓進線，引入到2#變電所，再從2#變電所引入到1#變電所，配電電壓為10kV，低壓配電電壓為0.4/0.23kV，供電頻率為50Hz。變電所高壓采用單母線分段運行，兩段母線互為備用，正常情況下只有一路運行，當(dāng)其中一段母線檢修或故障時，另外一回路帶本所全部負(fù)荷，設(shè)計供電容量約為20000kW。

3 智能配電系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)方案

本項目變電所設(shè)計為無人值班，值班人員主要集中在綜合樓控制室，在綜合樓設(shè)置一套電力監(jiān)控系統(tǒng)中心，在各變電所高、低壓開關(guān)柜、無功補償柜、變壓器、直流屏等部署數(shù)據(jù)采集器以及帶通訊口的智能表計、微機保護裝置、煙感探測器、溫濕度探測器等，集中采集、存儲港區(qū)用電設(shè)備的電力運行數(shù)據(jù)以及動環(huán)等數(shù)據(jù)，并遠(yuǎn)程實時監(jiān)控管理遙控各開關(guān)柜的斷路器及隔離開關(guān)的分合閘操作和變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)操作，實現(xiàn)了港口用電自動化管理。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體設(shè)計采取分布式數(shù)據(jù)采集+集中監(jiān)管平臺的架構(gòu)模式，按照功能分層，則可劃分為系統(tǒng)管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場監(jiān)控層，具體的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示：

圖1 智能配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.1 系統(tǒng)管理層

系統(tǒng)管理層主要由電力監(jiān)控軟件、主機、打印機等設(shè)備組成，主控層監(jiān)控軟件系統(tǒng)主要采用基于Client/Server（客戶機/服務(wù)器）模式的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，可靠性高，維護方便，擴展性強，能充分利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各部分的優(yōu)勢，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)互通和上傳和信息資源的高度共享，并提供友好的人機界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)視和管理功能。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通訊層

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊層主要由以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、光纖收發(fā)器、光纜和通訊電纜等設(shè)備及通信線路組成，實現(xiàn)系統(tǒng)管理層和現(xiàn)場監(jiān)控層之間的數(shù)據(jù)交換。本工程建設(shè)2 座變電所，2#變電所為主站，1#變電所為子站，根據(jù)所接入具體的設(shè)備配置一臺智能通信管理機，采用高可靠硬件平臺和嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件平臺，實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)平臺、多個后臺系統(tǒng)同時轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的復(fù)雜應(yīng)用和詳細(xì)存儲帶有時標(biāo)的事件順序記錄功能，并預(yù)留遠(yuǎn)期設(shè)備接入接口。通訊管理機將各種保護監(jiān)控裝置采集后輸出TCP/IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)信號，以太網(wǎng)信號上傳給工業(yè)環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)交換機，然后通過專用智能網(wǎng)上傳到后臺監(jiān)控站。

3.2.3 現(xiàn)場監(jiān)控層

本系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控層主要由綜合保護裝置、電力參數(shù)測量裝置、電能質(zhì)量監(jiān)控裝置和電氣回路監(jiān)控單元組成，實現(xiàn)各配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息的采集的功能，通過通訊接口接入現(xiàn)場總線。整個現(xiàn)場監(jiān)控層分高低壓兩部分，高壓部分分保護和監(jiān)控，低壓主要以監(jiān)控計量為主。需要配置的裝置配置為 ：①微機保護裝置，通過RS-485 接口接入高壓配電柜的微機保護，進行高壓配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，開關(guān)量狀態(tài)的采集，保護裝置的動作信息等；②智能儀表裝置，通過RS-485 接口接入低壓配電柜的智能儀表，進行低壓配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，并對低壓開關(guān)柜和母聯(lián)柜具有遙控、遙測、遙信功能；③干式變壓器溫控器裝置，進行變壓器超溫報警和高溫跳閘信號，進行變壓器的溫度監(jiān)視及強冷風(fēng)機運行監(jiān)視；④直流屏監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對直流屏運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測，實時采集直流屏的母線正負(fù)電壓、母線電壓低、電池電壓高、直流母線接地等信號，通過直流屏的通訊口接入系統(tǒng)，把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機；⑤無功補償監(jiān)測裝置：實時監(jiān)測無功補償裝置的運行參數(shù)及狀態(tài)，通過通訊接口接入系統(tǒng)。

3.2.4 運行結(jié)果

本系統(tǒng)經(jīng)過多次調(diào)試，界面友好，運行穩(wěn)定，運行界面如下圖所示，實現(xiàn)了以下功能：

（1）電力系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測；

（2）各開關(guān)柜斷路器的遠(yuǎn)程控制；

（3）電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量管理；

（4）故障報警和事件管理；

（5）電力系統(tǒng)的能耗管理；

（6）電力系統(tǒng)的用戶管理、數(shù)據(jù)管理以及報表管理。

圖2 智能配電系統(tǒng)開關(guān)柜監(jiān)測圖

圖3 智能配電系統(tǒng)變壓器監(jiān)測圖

4 結(jié)語

本文針對傳統(tǒng)港口工程的供配電系統(tǒng)的運行、維護需要耗費大量的人力、精力的問題，提出了一種先進高效、綠色智能的配電系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的總體架構(gòu)和功能分析進行了詳細(xì)的介紹。本系統(tǒng)已在該港口穩(wěn)定運行了一段時間，具有很高的可靠性和實用性，實現(xiàn)港區(qū)的電力系統(tǒng)透明化，提高了港區(qū)供電系統(tǒng)的安全性，可靠性和管理化水平，為企業(yè)帶來了很好的經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。