韓來發(fā)

上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

    摘 要： 輸配和保護控制是電力應(yīng)用的前提條件，也是電氣建設(shè)的基本目的，對與要求用電要求用電穩(wěn)定保障、力保萬無一失的亞運開閉幕式場館來說，更是如此。因此，亞組委在選擇電氣設(shè)備及供應(yīng)商時，慎之又慎，上海安科瑞電氣股份有限公司的電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel3000真是在這基礎(chǔ)上突引而出，成為亞運保供電系統(tǒng)的一員。

    1　 概述

    海心沙島位于廣州市珠江內(nèi)江心沙洲，在珠江北主航道上，2010年第16屆廣州亞運會開幕式以及半個月后的閉幕式在此隆重舉行。

    整個島內(nèi)的供電由現(xiàn)場發(fā)電以及廣州市供電局供電兩部分組成，整個配電設(shè)施全部位于舞臺下方的地下空間，包括四個配電區(qū)域，分別是：（1#）綜合變配電房、舞臺（2#）綜合變配電房、地下空間（3#）綜合變配電房、舞臺（4#）綜合變配電房，每個配電房包括10KV高壓配電柜、直流屏、0.4KV低壓配電柜、發(fā)電機、變壓器等。在亞運會開閉幕式當(dāng)晚，所有涉及表演、噴泉、音響等重要回路全部由現(xiàn)場發(fā)電機供電，其余看臺、照明等由廣州市供電局供電。

    作為洲際大賽的開閉幕式會場，其對供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性要求極高。因此，在每個綜合變配區(qū)域設(shè)置一個電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，實現(xiàn)對本變配電房各運行設(shè)備的運行狀態(tài)的檢測、預(yù)警，故障分析、統(tǒng)計輸出與自動控制；在看臺設(shè)備監(jiān)控中心設(shè)一個中央控制室，系統(tǒng)服務(wù)器和主管理工作站設(shè)于該中央控制室，所有變配電房電力參數(shù)通過光纖傳輸至中央控制室。同時在廣州市供電局10樓設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)公司局域網(wǎng)，通過廣東省104規(guī)約傳輸至供電局調(diào)度中心。從多方位，全角度，深層次來確保亞運供電萬無一失。

    集合以上要求，Acrel-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對整個島內(nèi)的供配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。

    2　 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

    本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

圖1

    作為整個配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，現(xiàn)場間隔隔層主要的設(shè)備包括：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、漏電流監(jiān)測裝置、微機綜合保護裝置、直流屏系統(tǒng)、變壓器溫度控制儀等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在高低壓電氣柜、溫控箱以及直流屏柜內(nèi)，多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、漏電流監(jiān)測裝置、微機綜合保護裝置以及變壓器溫控儀采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，直流屏系統(tǒng)采用232接口，通過CDT通訊協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    通訊網(wǎng)絡(luò)層主要為：通訊服務(wù)器、光端交換機、交換機。其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485、RS232接口通過MODBUS-RTU以及CDT通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

    數(shù)據(jù)在站控層以串口協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的形式，通過局域網(wǎng)，傳輸給總服務(wù)器，在總服務(wù)器，以104規(guī)約，通過高速以太網(wǎng)，傳輸給廣州市供電局調(diào)中心。

    3　 系統(tǒng)的主要功能

    3.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層的測控裝置采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠程設(shè)備運行狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢、分析。避免了運行保障團隊直接去配電室查看配電系統(tǒng)運行狀態(tài)，確保在最短時間發(fā)現(xiàn)并排除故障。

    3.2 人機交互

    系統(tǒng)通過全中文界面，CAD圖形顯示高低壓配電系統(tǒng)一次主接線圖，顯示當(dāng)前各回路設(shè)備運行信息，并實時刷新，并通過著色，顯示當(dāng)前回路運行狀態(tài)，如下圖所示：

圖2

    3.3 故障報警及事故追憶

    在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因，記錄如下圖所示：

圖3

    圖中顯示現(xiàn)場回路產(chǎn)生分合位告警信息。

    3.4 用戶權(quán)限管理

    可根據(jù)用戶要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。

    3.5 運行負荷曲線

    定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況、實時顯示重要回路的諧波數(shù)據(jù)（2—31次諧波），以及查詢歷史諧波數(shù)據(jù)等。

圖4

    由于開幕式當(dāng)晚對配電系統(tǒng)安全性要求極高，因此，在重要回路部分采用現(xiàn)場發(fā)電，保證配電系統(tǒng)運行安全，穩(wěn)定。圖4中，大紅色曲線表示由廣州市供電局供電功率趨勢曲線，紫色部分為現(xiàn)場發(fā)電機發(fā)電功率趨勢，綠色曲線表示當(dāng)前總功率運行趨勢，通過實時趨勢曲線，可以幫助值班人員密切監(jiān)視當(dāng)前負荷運行狀況。

    3.6 用數(shù)據(jù)庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

    3.7 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能

    所有運行數(shù)據(jù)均通過以太網(wǎng)，由海心沙現(xiàn)場值班室通過104規(guī)約，傳輸至廣州市供電局調(diào)度中心，由市供電部門集中監(jiān)視，統(tǒng)一運籌。

    4　 系統(tǒng)特點

    系統(tǒng)的軟硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟硬件設(shè)計選擇工業(yè)級標(biāo)準，可靠性非常高；整個系統(tǒng)的智能控制終端，遠程智能通訊控制器全部由16位微機組成，這種集散型控制系統(tǒng)速度快，實時性好，通訊可靠；智能控制終端自帶CPU，采集周期短，實時性強，系統(tǒng)冗余度高；各個子系統(tǒng)都是獨立工作，互不影響；并且和子系統(tǒng)都實現(xiàn)了模塊化，進一步提高了整個系統(tǒng)的安全及可靠性。

    5　 總結(jié)

    本文介紹了廣州亞運會開閉幕式電力監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及實現(xiàn)功能。在系統(tǒng)投資運營以后，已經(jīng)經(jīng)過了亞運開閉幕式多次開幕式預(yù)演的考驗，并最終在亞運開閉幕式當(dāng)晚成功發(fā)揮其功效。通過本系統(tǒng)對前幾次預(yù)演所得數(shù)據(jù)進行分析，得出了最合適的發(fā)電負荷量，既保證了供電的可靠性，又實現(xiàn)了成本的節(jié)約，響應(yīng)了節(jié)約辦亞運的號召。<