戴金花
摘要：近年來(lái)，“大數(shù)據(jù)”已經(jīng)成為科技界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，觀察各種復(fù)雜系統(tǒng)得到的大數(shù)據(jù)，直接反映的往往是一個(gè)個(gè)孤立的數(shù)據(jù)和分散的鏈接，但這些反映相互關(guān)系的鏈接整合起來(lái)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。本文介紹基于Acrel-2000電力監(jiān)控軟件和網(wǎng)絡(luò)電力儀表而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一套分散式采集和集中控制管理的“大數(shù)據(jù)”配電自動(dòng)化系統(tǒng)。
0引言
2012年3月，美國(guó)奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計(jì)劃”，這是繼1993年美國(guó)宣布“信息高速公路”計(jì)劃后的又一次重大科技發(fā)展部署。美國(guó)政府認(rèn)為大數(shù)據(jù)是“未來(lái)的新石油”，將“大數(shù)據(jù)研究”上升為國(guó)家意志，對(duì)未來(lái)的科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。一個(gè)國(guó)家擁有數(shù)據(jù)的規(guī)模和運(yùn)用數(shù)據(jù)的能力將成為綜合國(guó)力的重要組成部分，對(duì)數(shù)據(jù)的占有和控制也將成為國(guó)家間和企業(yè)間新的爭(zhēng)奪焦點(diǎn)。與大數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值相比，大數(shù)據(jù)研究的科學(xué)價(jià)值似乎還沒(méi)有引起足夠的重視。
安科瑞的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、計(jì)量保護(hù)裝置等，為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)AcrSpace、工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動(dòng)化軟件AcrNetPower等。
本文以東方地球物理公司涿州基地處為例，試圖對(duì)基于Acrel-2000電力監(jiān)控軟件的大數(shù)據(jù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究談幾點(diǎn)粗淺的認(rèn)識(shí)，希望引起有關(guān)領(lǐng)域科技人員的爭(zhēng)鳴。
1項(xiàng)目介紹
中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱東方地球物理公司，英文縮寫(xiě)B(tài)GP)，是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司控股的專業(yè)服務(wù)公司,現(xiàn)有員工21000余人，注冊(cè)資本47.71億元。公司總部設(shè)在距北京城區(qū)60公里的河北涿州市。 東方地球物理公司是國(guó)際地球物理承包商協(xié)會(huì)(IAGC)會(huì)員，先后通過(guò)ISO9001質(zhì)量管理體系、ISO14000環(huán)境管理體系、職業(yè)安全健康管理體系認(rèn)證。
東方地球物理公司是一個(gè)以地球物理勘探業(yè)務(wù)為主體，集地球物理勘探、多元開(kāi)發(fā)、旅游接待、公共事業(yè)為一體的跨國(guó)經(jīng)營(yíng)企業(yè)。主要從事國(guó)內(nèi)外陸地、淺海地震勘探及綜合物化探采集、處理、解釋，以及與地球物理(化學(xué))勘探有關(guān)的技術(shù)及裝備研發(fā)、產(chǎn)品研制、技術(shù)引進(jìn)與產(chǎn)品銷售，國(guó)內(nèi)外技術(shù)工程承包與勞務(wù)輸出等。
東方地球物理公司涿州基地供電系統(tǒng)分為三大部分，城區(qū)供電系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)區(qū)供電系統(tǒng)，學(xué)園小區(qū)供電系統(tǒng)。電壓等級(jí)均為10KV。進(jìn)線共6路，分別為513#、527#、524#、525#、549#、512#，為涿州新安、永安、東安、平安、廣安、學(xué)園6個(gè)小區(qū)的居民和單位供電。供電系統(tǒng)圖分別如圖1、2、3所示。
圖1
圖2
圖3
2用戶需求
現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)調(diào)度中心，三個(gè)分中心：城區(qū)5號(hào)院(包括12個(gè)變配電室)、開(kāi)發(fā)區(qū)6號(hào)院(包括8個(gè)變配電室)和學(xué)園小區(qū)。三個(gè)分中心分別有管理各自轄區(qū)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，再通過(guò)公司內(nèi)部局域網(wǎng)組網(wǎng)，統(tǒng)一上傳到調(diào)度中心總電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：
1)電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示該回路各電參量、回路名稱、CT變比、電流越限值及開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息。
2)對(duì)各回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況
3)對(duì)各回路的電能集抄功能，并自動(dòng)生成符合客戶管理需求的用電報(bào)表、棒圖
4)對(duì)各回路異常用電及非操作票范圍內(nèi)的分合閘操作進(jìn)行報(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。現(xiàn)場(chǎng)斷路器無(wú)輔助觸點(diǎn)，分合閘報(bào)警要求通過(guò)軟件在后臺(tái)進(jìn)行虛擬遙信的判斷。
5)報(bào)警聯(lián)動(dòng)：現(xiàn)場(chǎng)三個(gè)系統(tǒng)(配電、視頻、換熱)所有的報(bào)警信息統(tǒng)一發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)的客戶服務(wù)系統(tǒng)中，便于集中分析處理。
6)操作票：各個(gè)分中心在檢修變配電室設(shè)施前，通過(guò)各自的電力監(jiān)控系統(tǒng)，填寫(xiě)相應(yīng)操作票，打印，然后上傳給調(diào)度中心，調(diào)度中心值班人員根據(jù)上傳的操作票信息在調(diào)度中心的總電力監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行相應(yīng)的屏蔽、恢復(fù)報(bào)警操作，完成一整套操作票流程。
7)其他要求：GPS校時(shí);現(xiàn)場(chǎng)有電機(jī)回路啟動(dòng)時(shí)電流很大，經(jīng)常出現(xiàn)越限報(bào)警，要求躲過(guò)啟動(dòng)電流，屏蔽啟動(dòng)電流引起的報(bào)警;加入電流月峰值棒圖及電能月棒圖;要求加入諧波越限報(bào)警功能;變壓器溫度要求設(shè)置報(bào)警限值等等。
3設(shè)計(jì)方案
3.1參考標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)程》
GB2887 《計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標(biāo)準(zhǔn)》
3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D
為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，東方地球物理公司分布于涿州市的21個(gè)配電現(xiàn)室場(chǎng)安裝的安科瑞公司網(wǎng)絡(luò)電力儀表通過(guò)屏蔽雙絞線手拉手式與通訊采集箱內(nèi)串口服務(wù)器相連接，串口服務(wù)器通過(guò)光纖經(jīng)公司內(nèi)部局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：
圖4
4 系統(tǒng)功能
上位機(jī)軟件采用Acrel-2000電力監(jiān)控軟件，通過(guò)軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫(kù)變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。
4.1配電系統(tǒng)一次示意圖： 10kV和0.4kV配電室配電回路運(yùn)行狀態(tài)使用一次圖形式顯示回路的電壓，三相電流、有功無(wú)功功率、功率因數(shù)和頻率，界面如下圖5、6、7所示：
圖5
圖7
4.2報(bào)表功能：通過(guò)報(bào)表功能可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻回路的全常規(guī)電參量數(shù)據(jù)、回路的用電量。用戶主要關(guān)注的是用電量報(bào)表，用電量報(bào)表用于電費(fèi)計(jì)量以及與核對(duì)后進(jìn)行成本核算，如下圖8、9所示;
圖8
圖9
4.3趨勢(shì)曲線：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)和歷史兩種曲線的分析界面，通過(guò)調(diào)用回路實(shí)時(shí)曲線界面分析該回路的負(fù)荷運(yùn)行狀況;如通過(guò)調(diào)用某配出回路的實(shí)時(shí)曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號(hào)波動(dòng)情況。系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)即系統(tǒng)對(duì)所有已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢(shì)，方便工程人員對(duì)監(jiān)測(cè)的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析，如下圖10所示：
圖10
4.4 電流越限報(bào)警設(shè)置：電力監(jiān)控系統(tǒng)定義了電流越限報(bào)警設(shè)置界面，用戶根據(jù)各個(gè)回路現(xiàn)場(chǎng)線纜的橫截面(粗細(xì))決定設(shè)定電流預(yù)警值，避免電流過(guò)大造成用電事故發(fā)生。如下圖11所示：
圖11
4.5 報(bào)警提示和查詢界面：電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)和歷史報(bào)警界面，實(shí)時(shí)報(bào)警會(huì)彈出報(bào)警窗口提示，歷史報(bào)警通過(guò)查詢得出，如下圖12、13所示：
圖12
圖13
4.6 操作票界面：各個(gè)分中心在檢修變配電室設(shè)施前，通過(guò)各自的電力監(jiān)控系統(tǒng)，填寫(xiě)相應(yīng)操作票，打印，然后上傳給調(diào)度中心，調(diào)度中心值班人員根據(jù)上傳的操作票信息在調(diào)度中心的總電力監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行相應(yīng)的屏蔽、恢復(fù)報(bào)警操作，完成一整套操作票流程。已完成操作票支持按編號(hào)、園區(qū)、配電室進(jìn)行查詢，如圖14所示。
圖14
5 運(yùn)行效果
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為必然選擇，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)完成以后，減少了電氣值班人員，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);通過(guò)報(bào)警窗口的應(yīng)用，提示電氣值班人員，查找原因消除電氣隱患，使值班人員更加安全，整套工作的實(shí)施也更加人性化。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文以Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為核心，分析了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選型，以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表具有實(shí)施簡(jiǎn)明、投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對(duì)用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析總體能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
參考文獻(xiàn)
[1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國(guó)電力出版社
[2]《智能樓宇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施技術(shù)》， 黎連業(yè)、朱衛(wèi)東、李皓，清華大學(xué)出版社
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作者簡(jiǎn)介
戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，從事變配電監(jiān)控系統(tǒng)工作。 Email: 2880157871@qq.com 手機(jī)：18860995103 QQ:2880157871 電話：0510-86179967
