ACREL-3000在武漢重型機床集團配電系統中的應用

榮司詞1

1. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

    摘 要：為提電力監控系統的可靠性，對于武漢重型機床集團電力監控系統提出了光纖組網的方式：把儀表、組態軟件與網絡設備連接起來。該系統將硬件電路組裝在開關柜中，通過組態軟件開發設計監控軟件，顯示系統的配置及各種電氣參數，實現配電室數據采集、監控和管理。整個系統集成度高，能滿足武漢重型機械廠電力監控系統分散化、網絡化、智能化的要求。

    0　 概述

    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,全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。

    安科瑞的Acrel-3000型電力監控系統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺。 該電力監控系統可以為武漢重型機床集團提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

    武漢重型機床集團有限公司(原武漢重型機床廠，簡稱武重)是國內生產重型、超重型機床規格最大、品種最全的大型骨干企業。重型機床產品全部實現數控化。大部分產品達到國際九十年代水平，超重型數控立式車床、超重型臥式車床、超重型數控龍門移動鏜銑床達到當代國際先進水平。也是世界唯一能生產多品種超重型機床產品的廠家。

    上海安科瑞電氣股份有限公司承接武漢重型機床集團遠程自動抄表系統項目的設計與實施。采用Acrel-3000型電力監控系統， 本監控系統的監控范圍：威泰立車公司、數控鏜床公司、數控銑床公司、武漢善福公司、武重鑄鍛公司、大件加工廠、中小件加工廠、辦公大樓8個單位13個配電室的電力儀表。

    按照武漢重型機床集團的實際需求和智能元器件的功能，完成系統的設計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄，系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統負荷、諧波的實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能，實際細化功能賣方可以根據買方的使用習慣和需求做可行性修改。

    整個系統采用網絡分布式結構，監控主機位于10KV監控室內，系統采用開放的通訊協議，通過現場總線連接到通訊服務器MOXA NPort5430 .13個配電室通過光纖組網與低壓配電系統等相連，實現數據通訊功能。

    1　 系統的結構

    本系統采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

    間隔層主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

    中間層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

    站控層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、音響等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸。

    2　 系統的主要功能

    2.1 數據采集與處理

    數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。

    數據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，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

    2.2 人機交互

    系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；報警記錄顯示等。

    2.3 故障報警及事故追憶

    在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。

    2.4 數據庫建立與查詢

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

    2.5 電能成本管理

    自動進行日、月、年的電能統計，可以進行尖、峰、平、谷時段設定，實現具有電能分時計費功能，同時生成日、月、年報表，電流曲線圖等。

    2.6 用戶權限管理

    可根據買方要求添加和刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。

    2.7 儀表介紹

    2.7.1 低壓進線端裝ACR330ELH網絡電力儀表。

    該裝置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz測量；四象限電能計量、復費率電能累計、THDu、THDi、CF(電壓波峰系數)、THFF(電話波形因子)、電流K系數、電壓電流正/負零序分量、2-21次各次諧波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD顯示。

    2.7.2 低壓功率因數補償回路ARC-12/J-C型功率因數自動補償控制儀。

    該裝置具有功能：可以控制6～12組電容器的自動/手動投切，過壓保護、欠流鎖定、12DI輸入、Pt100溫度檢測控制柜內溫度等功能。

    2.7.3 其它回路ACR220EL網絡電力儀表。

    具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。

    3　 結束語

    過去在各配電室的監控系統都是“各自為政”，各類通訊協議的系統無法實現數據共享。這不符合電氣值班人員精簡和系統集中監控的發展。武漢重型機床集團建立了各配電室之間的光纖網絡連接，集中于一個監控室。通過集中監控微機的軟件，讀取各配電室儀表的信息量，實現監控機對全廠電力系統的集中監控。可以了解到全廠電力系統狀況，這對電力系統事故狀態下的調度指揮也很有益處。

    經過科學的設計、安裝和調試，整套系統達到了預期的功能。通過監控系統實現了控制各種儀表；實現對配電室數據采集、監控和管理；同時具備報警處理等功能。友好的界面操作系統和簡易的操作，使系統更具有人性化。而且，本系統將硬件設備組裝在自行設計的通用開關柜中，實現集中管理，同時也便于系統的維護與更換，提高產品的模塊化、標準化、層次化，便于系統的擴展。采用組態軟件，減少了電力設備狀態監視對人力依賴，降低了人力的成本，提高了經濟效益。為電力系統的生產運行和管理提供了科學、準確的依據。

    參考文獻

    [1] 任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4

    [2] 周中 安科瑞電力監控組態軟件在配電系統中的應用

    [3] 馮國華 監控組態軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.

    [4] 吳愛國 工業以太網的發展現狀[J].信息與控制，2003，32(5):458-461.<