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安科瑞 周潔

引言
      目前，供配電產業的發展及可靠性對國民經濟的發展起著舉足輕重的作用，隨著計算機技術，網絡技術和通信技術的飛速發展，我國配電行業正朝著信息化程度更高的方向發展，各種*的信息技術正逐步應用于配電自動化監測系統中，因此，智能配電是當今供配電產業的發展趨勢，其作為配電自動化系統非常重要的組成部分，主要功能包括：數據采集和監控（SCADA）、導出，配電網運行管理，用戶管理，地理信息系統（GIS）等。安科瑞智能配電系統是適用于各行業用戶端供配電監控和運行管理的系統，通過對用戶配電網絡和電氣設備的不間斷保護和監控，提高供電可靠性和供配電系統的自動化水平，來實現系統可靠、安全、*、的供配電，同時實現數據實時采集、數字通信、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。
一、10kV~35kV智能配電系統 
1.1 概述
      變電站是電力用戶從電網獲得電能和分配電能重要的環節，大中型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站，不僅要求對設備運行數據和狀態、用電質量和電能等信息采集分析，用戶還關心用電可靠性，Acrel-2000智能配電系統，結合變電站綜合自動化技術規范和電力用戶對用電監控的要求，提供用戶變電站繼電保護、測量與控制、電能統計等功能，幫助用戶實現用電信息化，降低運維成本，形成完整的用戶智能配電方案，同時，該系統也可作為能效管理等大平臺的子系統，采集用電數據和信息。
1.2 參照標準

1.3 應用場景
Acrel-2000智能配電系統，廣泛適用于大型公建、商業廣場、工礦企業等單位電力用戶。

1.4 應用方案示意圖

1.5 系統功能
●“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、非電量及開關狀態量（分合位），結合電氣主接線圖予以顯示，通過系統操作，實現斷路器、開關的遠程分合閘控制。

●繼電保護及其自動化
實現用戶變電站的進線、饋線、變壓器及母聯等保護，對雙電源進線或分段供電的用戶，可實現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和定值設置，通過賬號權限管理和密碼確保操作安全。

●故障、告警、事件管理
系統與繼電保護、智能儀表通訊，實時讀取變電站運行的各類異常狀況及參數記錄，也可以在系統軟件中設置遙測越限值產生告警事件。當事件發生時，事件窗口自動彈出，并用顏色區分已被確認和未被確認的事件，指導操作員執行規定操作。

●故障錄波和事故反演
故障錄波和事故反演用于故障后分析故障產生的原因和責任認定。系統故障錄波可實現對故障發生時刻的前4個周波和后10個周波（具體應以現場繼電保護裝置的實際功能為準）予以記錄并顯示。事故反演則是在事故發生后，重放事故前1分鐘和事故后5分鐘的系統重要參數，準確直觀的進行事故分析，查找供電系統隱患，快速定位故障，及時恢復供電。

● 統計報表、圖表分析
提供靈活的報表生成工具，統計參量包括電流、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，可將參量的歷時數據、比對數據以棒圖、曲線圖、餅圖等形式展現，一目了然，為電氣節能改造提供依據。

●數據轉發和訪問
安科瑞智能配電系統可作為前端子系統，通過傳感器（智能儀表、裝置）采集現場運行數據，根據需求通過網絡轉發給其它軟件系統，如建筑能耗分析系統、BA系統、集中運維管理系統等，支持MODBUS-TCP、以太網103等通訊規約。系統軟件可分布式安裝，支持局域網客戶端訪問或WEB瀏覽。

●變電站視頻集成
對遠離監控值班室的用戶分變電所，通過軟件的視頻集成功能，發生緊急狀況或對開關實施遙控時，系統軟件可將現場畫面及時傳輸至監控室。視頻集成可大幅提高操作員的工作效率，減少往返時間，特別適合商業廣場、高校、超高層建筑等供電范圍較大的場合。

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

1.6 設備選型
Acrel-2000智能配電系統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103等配電網常用通信規約，可兼容國內外大多數廠商生產的智能裝置及儀表。

1.7 應用方案
安科瑞Acrel-2000智能配電系統功能豐富、配置靈活，可根據項目實際情況進行剪裁或深度開發，適用于各種新建或改造項目。
1.7.1 新建項目
●項目簡介
某商業廣場位于上海市浦江鎮，總占地面積156畝，總建筑面積27萬方，整體規劃由家居MALL、創意企業辦公樓和獨棟品牌店三部分組成。

●供配電概況
項目設計負荷20000kW，由2路35kV電源供電。供配電由35kV總降變、10kV開閉所、1～8號分變電站組成。總降變設2臺35/10kV、容量為10000kVA主變，10kV經開閉所向8座位于地下一層的分變電站供電。

● 系統結構圖

●系統指標
■數據采集時間：
電氣模擬量采集周期 ≤ 2秒
溫度采集周期 ≤ 2秒
開關量采集周期 ≤ 1秒
順序事件記錄（SOE）分辨率 ≤ 10毫秒

■控制命令響應時間：
從值班人員命令發出到裝置執行的響應時間 ≤2秒
主機數據庫響應單元級變化數據時間 ≤ 2秒

■人機接口響應時間：
畫面更新響應時間 ≤ 3秒
畫面動態數據刷新時間 ≤ 2秒
畫面動態符號刷新時間 ≤ 2秒
從事故產生到畫面和音響發出時間 ≤ 3秒
1.7.2 改造項目
● 項目簡介
某生物制藥公司，現有高壓開關設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和消弧消諧裝置，為消除現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#出線開關柜、PT柜，使用新型屏蔽式觸頭盒、屏蔽式絕緣套管；母線拆除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（現有微機保護裝置已運行9年），指針儀表更改為智能儀表。
5.上后臺監控系統，監控變電站高壓部分，實現無人值守。
●改造方案
根據變電站綜合自動化系統（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臺就地安裝在對應的高壓柜上。所有保護裝置及儀表通過一臺通訊管理機聯網與后臺系統進行通訊管理；實現本變電站運行管理所需的數據實時采集、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、遙調功能。如下圖所示：

2. 0.4kV智能配電系統
2.1 概述
低壓配電系統主要由進線柜、無功補償柜、MCC (電動機控制中心，Motor Control Center)控制柜、出線柜和聯絡柜組成，安科瑞0.4kV智能配電系統是智能配電在0.4kV側的延伸，經數字通信與計算機系統網絡連接，實現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、出線回路和馬達保護控制回路等智能配電的解決方案，系統實現數據的實時采集、數字通信、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、各類報表及設備維護信息管理等功能，極大地提高運行的實時性和可靠性，典型的0.4kV智能配電系統拓撲圖如下圖所示。

 使用Acrel-2000電力監控系統作為站控管理層軟件，通過站控管理層監視、管理整個配電系統。由各類數據采集器、以太網交換機和通訊管理機等設備組成網絡通訊層，網絡通訊層實現對現場儀表的數據采集，采集后的數據通過以太網等方式傳送給站控管理層軟件，供站控管理層軟件進行數據分析、處理和顯示。現場設備層通過安裝在進線回路、無功補償、出線回路和馬達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絡通訊層。設備管理層中的進線回路通常由網絡電力儀表ACR350EGH等元件組成；低壓母聯由網絡電力儀表ACR220EL等元件組成；低壓出線由網絡電力儀表ACR230ELH，低壓線路保護產品ALP220等元件組成；低壓電動機回路由ARD2F、ARD3、ARD3T等電動機保護器產品組成；樓層配電箱由DDSF、DDSD、DTSF等電能表組成；直流屏側由PZ系列直流檢測儀表等元件組成。
2.2 進線、出線回路
進線柜和聯絡柜較為重要，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、頻率、有功電能、無功電能等參數，以及開關狀態的監測及控制等功能，可選用ACR330ELH等電力質量分析儀。
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，以及對斷路器開關狀態進行監測，可選用ACR220EL型網絡電力儀表。為保證重要出現回路的用電可靠性，可選用ALP220系列低壓線路保護產品，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智能配電系統由Acrel-2000監控軟件、計算機和通訊網絡、中壓微機保護裝置、低壓多功能儀表、計量儀表、溫控儀、直流屏等設備構成。可用于進線、出現回路，通過后臺計算機顯示全部配電系統的一次接線圖，并提供變電所配電系統接線圖，各個回路的實時數據，各種警告信息、計算機監控信息狀態等，實時刷新各畫面上的運行參數和設備運行狀態，系統組成見下圖所示。

系統在進線、出線回路常用功能：
■數據采集功能
實時采集各電壓、電流等模擬量、開關數字量、狀態量以及脈沖量、保護定值、GPS時鐘、通道狀態等信息，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品、低壓PT保護產品對重要饋線回路實現保護，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，并通過現場總線將線路的運行狀態、保護信息上傳到電力監控系統中。
■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統一管理，激發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、通訊狀態顯示、報警及各種表格顯示及打印。軟件把采集的各種數據以數字、文字、圖形和語音等方式直接顯示在人機界面上。

■報表管理
    可基于系統已有模板，或自定義的新模板生成報表。可以手動或根據預設定時間表定時生成報表，方便查看和管理。

■WEB發布
    WEB 發布功能主要包括：
?網上發布，將實時監測數據以安全的方式進行網上發布；
?報表瀏覽，能夠在WEB 服務器提供各種報表，供相關人員進行瀏覽；
?權限限制，在WEB服務器進行嚴格的權限限制，限制不同人員的瀏覽范圍，從而保證數據的安全性。
■打印報表
系統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、各類電網圖形及統計信息打印等功能。
■權限管理
具有完善的用戶管理功能，避免越權操作。
?每一級權限對應相應的控制權限，多可設置多級不同權限，并記錄權限用戶的操作。
?管理員具有Z高的權限，并可以對其他用戶或者計算機的權限進行設置；
?用戶或者計算機被設置了權限之后只能在權限規定的范圍內操作或者瀏覽，權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日志記錄下來，包括操作時間、操作類型、操作對象、操作結果等等信息；
2.3 無功補償回路
一個例子：

情況1：不使用電容器補償，全部無功由變壓器（電網）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。
情況2：使用電容器做補償，目標功率因數設為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，無功功率補償系統的作用：提高電網功率因數；降低電網運行電流；降低線路損失；提高電網電壓；降低變壓器容量；避免被供電部門罰款。
常用電容補償分類：
--按安裝位置：集中補償、分組補償和末端補償。
--按補償相數：單相補償、三相補償和混合補償（單相、三相混合補償）。
--按投切電容元件：機電開關（接觸器）、半導體開關（可控硅）和復合開關（機電開關和版單體開關的組合）。
集中補償是指將補償裝置安裝在變電所對無功功率進行集中補償的裝置。
分組補償是指將補償裝置安裝在功率因數較低的用電單元或母線上對供配電系統中的一部分（區域）無功功率進行分段（區域）補償的裝置。
末端補償是指將低壓成套無功功率補償裝置直接并聯安裝在感性用電設備(如電動機、變壓器）附近對無功功率進行補償的裝置。通常是指對于某一臺設備進行補償,安裝在設備附近,適用于單臺設備容量較大,電力用戶輸電線路較長,用以就地平衡電流,使電壓質量得到保證，減少線路損耗。

2.4 馬達回路
馬達回路主要由Acrel-2000電力監控系統、ARD系列電動機保護器、第三方產品（PLC、變頻器等）等組成。馬達回路要可靠地保護電動機，能夠對電動機的過載、堵轉、欠壓等故障進行保護，能對設備的運行狀態進行監測和控制，馬達回路系統圖如下圖所示。

通過使用電動機保護器產品使馬達的保護范圍由電機延伸到機械設備處，使用PLC、通訊服務器等設備從電動機保護器產品處得到電機的運行狀態（電參數、機械參數等），轉給上層的DCS或SCADA系統。安科瑞電機保護類產品分為：
■數字式電動機保護器產品：ARD2（L）、ARD2F、ARD3
■模塊式電動機保護器產品：ARD3T
■水泵控制器：ARDP
■油田控制產品（潛油電泵、抽油機）:ARD-QY。
■電機保護類產品廣泛應用于石油、化工、冶金、水處理和建筑等行業。

馬達回路系統典型功能有：實時數據采集、參數設置、事件報警、各類曲線顯示、故障報警、故障記錄、設備機械信息、報表查詢及打印和用戶權限管理等功能。

在電廠行業，馬達回路主要用于各類水泵、傳輸，MCC，廠用電動力設備、PC監控保護等領域。根據《火力發電廠廠用電設計技術規定》（DL/T 5153-2002），低壓廠用電動機應裝設相間短路保護、單相接地保護（或者單相接地短路保護）、過負荷保護、低電壓保護、斷相保護。因此，電廠項目需要電壓、電流全電量參數測量，并且帶通訊功能，控制器需要有自診斷輸出、斷電輸出、故障記錄等功能。系統組成如下圖所示。

在水處理、市政行業馬達回路主要用于大型水泵、格柵除污機、輸送機、壓榨機和鼓風機等設備。系統組成如下圖所示。

 在化工行業，馬達回路主要用于各電控系統、投料系統、制漿系統、出料過濾系統和灌裝等系統中。系統組成如下圖所示。

在煤礦行業，馬達回路主要用于洗選煤：篩子、旋流器、淺槽、跳汰機、離心機、浮選機、壓濾機/泵、加壓過濾機、浮選柱、犁煤機、破碎機等設備。系統組成如下圖所示。

在水泥行業，馬達回路可用于原料控制站、破碎站、原料粉磨站、熟料控制站、水泥磨控制站、水泥包裝控制站。系統組成如下圖所示。

在石油行業，采油井大多分布在野外，依據“一井一政策、一井一工程”的原則，不但要求馬達回路能采集、監視電參數，還要能滿足通過遠傳、遠程控制、采集工藝參數等功能。ARD-QY油田產品（潛油電泵、抽油機），是一個集成化產品，將電參數測量、工藝參數測量、就地控制、遠程控制、數據遠傳等功能組合在一起，為數字化油田提供統一平臺化解決方案，產品硬件組成及系統界面如下圖所示。