电力监控系统的设计及应用

周世明

摘要:本文介绍了一种电力监控系统的设计,并以实际工程为例得出了可以减少变压器低负载运行的可能性。在运行后还可以节约运行费用,降低变电所管理人员的工作强度,提高管理的自动化程度。

关键词:.电力监控系统;设计;应用

1电力监控系统简介

1.1电网智能化

现有电力网络中设备的运行状态是由设备本身的工作指令来实现的,而与电网运行状态无关,此为被动配电网络;当设备的运行不仅由本身的工作指令来实现,还要由配电网络在自我诊断后,再根据电网能力,负荷重要性,发出设备运行指令,按负荷重要性等级顺序控制运行时为主动配电网络。

把一个被动配电网络转变为主动配电网络:

——要合理地进行电力负荷分配;

——要把负荷按其重要性分为儿个等级(相对的动态的概念);

——要使电力网有"自诊断"能力;

——要有负荷的控制和调节功能。

(1)正常工作状态:

首先要使系统工作合理,负荷分配合理:

——充分地消峰填谷;

——充分利用变压器的过负荷能力;

——充分地采用各种技术措施节能。储能。

(2)发生电力故障状态(如双路电源一路停电,某台变压器发生故障等):

智能系统经过监测。分析,判断,确保一级负荷,有效的控制二,三级负荷。

1.2电力监控系统特点:

系统软、硬件全部模块化,硬件全部智能化。软、硬件设计选择工业级标准,可靠性非常高。

整个系统的ICU(智能控制终端)、RTU(远程智能通讯控制器)全部由16位微机组成,这样的集散型监控系统,速度快,实时性好,同机种通讯可靠。ICU自带CPU,采集周期短,实时性强,系统冗余度高,通讯帧数少,可大大减少通讯误码率。各系统都是独立工作,互不干扰,实现了控制的硬件系统模块化,采用总线方式可节省缆线和工程费用。各子系统实现了模块化,进一步提高整个系统的安全及可靠性。系统可带电插拔,维护、检修更加方便。

1.3本系统构成

控制中心安装的设备:操作台内有主控机、显示器、打印机、键盘、备用电源、抗干扰电源、UPS、接线端子、报警设备等。操作台上有电源开关、遥控开关、遥控按钮、模拟盘电源、开、关指示灯面板等。

本楼控制主机可在楼内值班室,总控制室在变电所内。传感器信号通过总线传至本楼控制主机及总控制主机。对电量进行遥测、遥信、遥控。

现场数据采集和控制设备为ICU,电流变送器,电压变送器等传感器将信号送至ICU,ICU通过RTU与ZTK(智能通讯卡)相连,实现数据的双向传送。ICU通过设在配电系统内的接触器来实现预定程序中对电源的控制。

每套系统可容纳1024个ICU,使系统有极高的可扩展性。

1.4本系统设置范围

为保证整个小区供电数据采集的一致性。控制的灵活性及负荷的高可调性,宜在每个单体建筑内装设电力监控系统。

2 小区供电负荷说明

2.1 建筑概况

小区内建筑类型分为高档公寓、地下车库及配套用锅炉房、变电气等。地上、地下总建筑面积约为14万平方米。其中公寓面积约为11万平方米,地下车库面积约为3万平方米。

2.2负荷计算

设10KV自管变电所一座,电源引自供电局110KV变电站。甲方要求每户总用电容量为8.5KW (约合35W/m2至45W/m2),空调系统为户用集中空调,每户约为3.0-5.0KW,每户照明负荷3.5-5.5KW,按变压器70%负荷率(经济运行)计算,变电所总负荷为6636KVA,初步计算小区变压器应报装容量≥6,400KVA。

2.3甲方要求:提高公寓照明负荷的等级,采用双路电源互投。在非火灾等情况下应确保公寓照明供电的正常。

2.4经计算,在有电力监控系统作为可靠保证的前提下,充分利用变压器的过负荷能力,可按4×1,2500KVA装。

3 采用电力监控系统的可行性

3.1 本系统在单体建筑的功能

a.监视整个大楼照明、空调及动力的电流模拟量及开关量状态,并与以计录,便于对整个小区负荷予以统计、分析。

b.控制层照明与层空调配电箱间的互投:

楼内公寓的照明和空调采用1,600A封闭毋线供电,每一根封闭母线均负责楼内一半的照明和空调。

当一条封闭母线或进线电源等发生故障或检修时,为保证住户用电的可靠性就需将一条封闭母线的照明负荷投切至另一条封闭母线。由负荷计算可看出,另一条封闭母线不可能承担起全楼照明和空调的供电任务。此时便可由本系统先将楼内空调负荷切除,然后再将照明负荷投切至正常之封闭母线,然后依据电力监控系统所测算的数值,有计划的将空调负荷重新投入。

c.当非故障状态电力不足时,切除部分空调负荷以保证整个大楼的用电安全,同时避免过负荷对上级变电所出线开关乃至变压器的影响。空调负荷投,切时,可采用循环投、切的方式,避免用户长时间无法使用空调。以保证用户居住的舒适性。

当以上几类情况中供电系统恢复正常时,再由电力监控系统控制,将负荷恢复到正常供电方式,即保证供电可靠性及提高供电等级,也减小了物业管理部门的工作强度。

空调负荷的投,切,均由设在层照明与层空调配电箱内的接触器来实现,这就保证了事故面的减小、系统可调性的提高及操作的灵活性。

3.2本系统在变电所的功能

a.根据厂家提供的技术参数,变压器本身在有强迫风冷的情况下,输出容量可提高40%-50%。因此在以电力监控系统的调节作为可靠保证的情况下,可充分利用变压器的过负荷能力。

当一台变压器电源发生故障或检修时,为保证住户用电的可靠性就需将一台变压器的负荷投切至另一台变压。在充分利用变压器的过负荷能力的前提下,电力监控系统对所测得数据进行分析判断,如变压器间互投将可能造成正常变压器过负荷及更大的事故面,便切除部分非重要负荷:如非消防的风机,水泵;如尚不能满足要求,视情况再由楼内电力监控系统将楼内的部分空调负荷切除。然后再将照明负荷投切至正常变压器,并依据电力监控系统所测算的数值,有计划的将空调负荷重新投入。

变压器的保护只有二级,即过流和速断保护,其功能为负荷达至断路器的这两个整定值时,断路器切断电源,由此会造成非预见性停电及较大事故面,给用户带来极大不便。当采用本系统后,通过监测元件可测算负荷趋势,在事故发生前采用有效调控手段,予以避免。

当供电系统恢复正常时,再由电力监控系统控制,将负荷恢复到正常供电方式。

b.在小区建设初期,由于有可靠的调控手段作为保证,可有依据的降低变压器报装容量,节约大量初投资。相应带来变电所面积减小,设备投资减少等优点。