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    淺談電力監控系統及其設備布線在大型變配電系統中的應用

    發布時間: 2020-09-01  點擊次數: 189次

    摘要低壓變配電系統包括大量的變壓器、高壓柜和低壓柜,需要采集較多的數據,以實時檢測各種設備的運行情況。論文以某大型電子廠房低壓變配電系統中的設備運行狀態監控和設備布線施工為研究對象,結合實際工作情況對監控系統和設備布線的設計和施工作出研究,以期為類似工程中大量設備監控和布線施工提供借鑒。

    關鍵詞變配電室 ;SCADA ;二次回路 ;電力監控

    0 引言

    某電子廠房一期工程建筑總面積為146 097m2,20kV 的變配電室分布在 6 個單體,包括位于 1 層、3 層和地下 1 層的變配電室,共 125 臺變壓器,791 臺低壓柜和 35 臺高壓柜。設備的正常運行需要多種控制信號及其相應的電源。由于設備布線電纜類型較多,現場施工時的作業面較大,給監控系統設備的安裝與布線帶來了一定難度。論文結合實際工作經驗對監控系統和設備布線展開論述。

    1 電力監控 SCADA 系統

    整個低壓變配電電力監控系統的監控室位于 F1 單體 2 層,其他各單體設置1 個電力監控子部分,圖 1 為電力監控子部分系統示意圖。

     

    圖 1 配電室部分監控系統子部分

    低壓變配電主要包括 7 個單體 :生產廠房 F1 單體支持區、2 樓 FMCS 監控室建立調度站、F1 單體 1 樓各終端變配電站、E1 單體終端變配電站、C1 單體終端變配電站、S2 單體終端變配電站進行實時監控系統和數據采集系統。在確保子站中各控制系統獨立且安全監視運行的基礎上,作為集中監控系統,應對目標范圍內所有裝置的過程參數實行監視和報警,同時應具備顯示、控制、報警、報表、記錄和管理等功能,以實現一體化的監控系統。

    1.1 系統軟件

    SCADA 系統采用 GE 的 Proficy iFIX 軟件,網絡采用雙星型結構并采用分層分布設計。整個監視中心分為 3 層,其中,下層為系統接口層,通過各種接口對各系統及設備的數據進采集,中間為 SCADA 監視層(中心控制室),由采集服務器與各子系統進行監視,同時將數據存儲到歷史數據庫中。

    1.2 系統配置

    1.2.1 服務器室設備

    歷史數據服務器作為實時歷史數據庫平臺,可在極高的速度下收集和建立文件,并發布大量的實時現場過程信息 :

    ①CPU 雙 E5;

    ②內存為 32G ;

    ③硬盤為雙硬盤,各 1T ;

    ④電源為雙電源。

    1.2.2 FMCS 中控室設備

    FMCS 中控室設備有 :

    ①移動工作站,配置 2 臺移動工作站,應用于現場測試 ;

    ②彩色打印機,打印機具備基本的網絡共享功能,配屬標準的以太網接口,可以被系統網絡內的所有標準計算機識別。

    1.2.3 子站設備

    ①數據采集服務器,采集現場數據,并將數據上傳至監控中心,同時將數據存儲到歷史數據庫中 ;

    ②備用服務器,數據采集備用設備;

    ③網關,具有冗余功能的 Mobdus網關 ;

    交換機,子站網絡設備,具備光/ 電網絡接口,光口采用 1000Mbit/s,電

    口采用 100Mbit/s ;

    數字量輸入模塊,用于采集室內開關的狀態信號。

    1.3 現場敷設

    SCADA 系 統 2 樓 FMCS 監控室至各單體配電室接線如圖 2 所示。

     

    圖 2 2 樓 FMCS 監控室至各單體配電室接線示意圖

    FMCS 服務器位于 F1 單體 2 樓,1樓配電室安裝通訊屏7面,其他5個單體,每個單體安裝通訊屏 1 面,在其施工過程中需注意以下幾點 :

    計算機監控系統不設置單獨的接地網,因此,接地線和變電站與接地網連接,系統的機箱、機柜以及電纜屏蔽層均應可靠接地  ;

    配線應排列整齊且不得使端子排受力  ;

    電纜芯線端子應套上有標記的數碼管且字跡清楚,不宜脫色 ;

    線纜使用剝線鉗剝出線纜長度合適,使用壓接鉗壓接時應牢固且可靠 ;

    為確保供電的可靠性,監控屏(柜)采用集中 UPS 供電,交流電源電壓在 85% ~ 110% 的額定范圍內,諧波分量≤ 5% ;

    柜體尺寸及顏色應滿足業主要求,且監控系統中任何一個設備故障時,不得影響其他設備的正常運行。SCADA 通訊屏現場施工情況如圖 3所示。

     

    圖 3 SCADA 通訊屏現場施工圖

    2 設備布線

    設備布線包括由站用箱引至變壓器、環網柜和低壓柜的動力電源線,由上級高壓柜引來的變壓器或者環網柜的控制電纜,母聯柜之間的聯鎖電纜等,各種線規格型號如表 1 所示。

     

    線規格型號表一

    所有電纜進入變壓器柜內后,按規定穿過預留孔到達相應設備,動力電源線到進線柜端子后再引出 2 路,若變壓器端無環網柜,則直接引至變壓器.線一路至環網柜,一路至變壓器溫控器,各饋線柜電源線由進線柜端子引出至各饋線柜電源端子。電源線引至變壓器溫控器端子后,由溫控器引出電源分別于變壓器內的風扇電源、照明電源、電磁鎖電源和連鎖開關電源等。當變壓器與上級高壓開關柜不在同一配電室或距離較遠時,在變壓器端設置 1 臺環網柜,以提高供電的可靠性。若變壓器端無環網柜,則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排,若變壓器端有環網柜,則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排,若變壓器有斷路器開關的環網柜,則僅需變壓器端環網柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排。

    2.1 變壓器布線

    電源線、控制線和 SCADA 線從低壓橋架由變壓器預留孔引至變壓器后,電源線從變壓器與饋線柜預留孔接到饋線柜電源端子,控制線通過線槽敷設至變壓器溫控器接線端子,SCADA 線分別接著溫控器和饋線柜端子,由饋線柜引至各低壓柜??刂齐娎|為 7 芯電纜,分別與溫控器超溫跳閘、超溫報警和連鎖開關連接。電源端與照明、電風扇及電磁鎖等連接,如圖 4 中的 21、22、11、12、N 和 L 等端子。當變壓器工作環境溫度低于 80℃時電風扇關閉,超過 100℃時電風扇開啟,環境溫度超過 130℃時超溫報警,超過 150時超溫跳閘?,F場接線情況如圖 5 所示。

    在變壓器內部敷設時,使用線槽沿著變壓器殼體敷設,線槽及線路綁扎應固定并在接頭處留出余量,用防火泥封堵穿孔處,使風扇、變壓器殼體及變壓器本體的接地滿足設計要求。

     

     

    圖 4 變壓器溫控器接線端子圖

     

    圖 5 變壓器溫控器接線現場圖

    2.2 低壓柜布線

    成套低壓柜進線主要包括電源線和SCADA 線,其配線應整齊、清晰和美觀,引入柜內的電纜應排列整齊,編號清晰,避免交叉,并應牢牢固定,不得使端子排受力。線連接完成后需進行調試,調整整定值,確保反饋出的數據符合設計調試范圍。

    3安科瑞配電室環境監控系統的介紹與選型

    3.1簡介

    安科瑞電氣股份有限公司根據配電室實際情況,結合多年的變電站和配電室的運行管理經驗,自主研發了安科瑞配電室綜合監控系統,實現了智能開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線測溫監測、電纜測溫監測、環境監測、有害氣體監測、安防監控、采暖通風、門禁、燈光、風機、除濕機、空調控制等功能。實現動力環境各數據的檢測與設備控制,實現動力環境化,避免運行環境的失控導致配電設備運行故障,保證維護人員安全,延長設備使用壽命,減少配電室粗放式管理導致成本過高,同時實現配電動力環境的分布式遠程管理。

    3.2系統功能

    3.2.1 通信管理

    安科瑞智能配電室綜合監控系統可以完成對整個配電室范圍內的通信設備進行管理、添加、刪除、控制和數據的實時監測。

    3.2.2實時監測

    安科瑞智能配電室綜合監控系統人機界面友好,能夠顯示配電室設備的運行狀態,實時監測配電室環境參數信息,如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實時顯示有關故障、告警等信息。

    3.2.3 數據查詢

    在人機界面中,可以直接查看配電室個設備的運行數據。

    3.2.4曲線查詢

    在曲線查詢界面,可以直接查看遙測參量曲線,包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

    3.2.5運行報表

    查詢配電室內設備的運行數據報表,包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

    3.2.6實時告警

    科瑞智能配電室綜合監控系統具有實時告警功能,系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發出告警。告警如右圖所示:

    3.2.7 歷史事件查詢

    安科瑞智能配電室綜合監控系統能夠對產生的所有事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統事件和進行歷史追溯、查詢統計、事故分析。

    3.2.8 用戶權限管理

    為保障系統安全穩定運行,設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作(如遙控的操作,數據庫修改等)??梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限,為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

    3.2.9網絡拓撲圖

    安科瑞智能配電室綜合監控系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態,能夠完整的顯示整個系統網絡結構??稍诰€診斷設備通信狀態,發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

    3.2.10遙控操作

    安科瑞智能配電室綜合監控系統可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。

    3.3Acrel-2000E/B配電室環境監控系統配置選型

    序號

    名稱

    型號及主要參數

    單位

    數量
    組屏方案)

    1

    壁掛箱/組屏

     

     

     

    1.1

    智能監控系統屏

    2260*800*600mm

    1

    1.2

    綜合監控主機(12"觸摸屏)

    TPC6000-A122-T-4G-HDD1T

    1

    1.3

    Acrel-2000E/B軟件

    Acrel-2000E/B配電室綜合監控軟件

     

    1

    1.4

    顯示器

    TPC190-M210-AKR,嵌入式安裝

    1

    1.5

    網絡交換機

    TP-LINK 8口

    1

    1.6

    ARTU四遙單元

    ARTU-KJ8輔助電源220V

    1

    1.7

    Acrel-2000E/B機箱

    480*420*200mm

    1

    1.8

    串口轉換隔離器

    AF232TO485

    1

    1.9

    開關電源

    KDYA-DG30-24

    1

    1.10

    開關電源

    NDR-75-12

    1

    2

    環境設備

     

     

     

    2.1

    SF6+O2氣體探測器

    JC-DL/1-02 DC12V RS485
    SC-304/01-03

    1

    2.2

    煙霧傳感器

    BRJ-307

    4

    2.3

    水浸探測器

    RS-SJ-NO1R01-2

    1

    RS-SJ-*-2(配套使用的水浸繩)

    1

    2.4

    溫濕度傳感器

    RS-WS-N01-8

    1

    3

    視頻設備

     

     

     

    3.1

    網絡高清球機

    CS-C6TC-32WFR,一個以太網口;Wi-Fi;螢石云私有協議,200w像素1/3,DC 5V±10%

    6

    3.2

    網絡高清槍機

    DS-2CD2T25-I3 DC12V

    1

    3.3

    硬盤錄像機

    DS-7808NB-K1,8路,無硬盤

    1

    3.4

    硬盤

    4TB 256MB 5400RPM

    1

    4

    安防設備

     

     

     

    4.1

    紅外微波雙鑒探測器

    RS-HW-NO1 DC12V RS485

     

    4

    4.2

    門禁

    單門(門禁、電源、出門開關、磁力鎖、支架)

    1

    5

    聯動控制設備

     

     

     

    5.1

    紅外空調控制器

    RS-KTC-N01

    1

    5.2

    聲光報警器

    TGSG-110 AC220V

    1

    5.3

    風機

    T35-IT-3.15軸流風機,風量1800(20-30平方米空間)

    1

     

    4 結語

    通過對某大型電子廠房變配電室設備電力監控系統中所用軟件、系統配置和施工相關情況以及現場設備電源線、控制線的接線原理和現場施工方法的論述,經現場試驗和設備送電運行得出其現場設備運行情況良好,因此,該電子廠房電力監控系統和設備布線可以為類似的工程施工提供參考。

     

    參考文獻

    [1] 張 錚 , 閆紅漫 , 陸 融 . 電力監控系統跨平臺的研究與實現 [J]. 電氣應用 ,2008,18(27):65-68.

    [2] 陳衛 ,大型變配電電力監控系統及其設備布線[J]. 電氣工程智能化 ,2018,10

    [3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監控系統2020.04版

     

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