浅谈水泥工厂变配电计算机监控管理系统

2011-01-05杨红梅杜继平

水泥技术 2011年5期

关键词：变配电断路器报警

杨红梅，杜继平

浅谈水泥工厂变配电计算机监控管理系统

Brief Discussion on the Substation Computer Monitor and Management System for the Cement Plant

杨红梅，杜继平

现代化水泥工厂对供电的安全和可靠性要求越来越高，非正常停电将给水泥厂造成较大损失。变配电计算机监控系统能提供实时的监控数据，对可能出现的故障进行预报警，改善供电质量，降低电能损耗，方便日常维护管理，减少运行费用。

1 变配电计算机监控系统组成

变配电计算机监控系统一般由监控设备、通信接口、工作主站三部分组成。图1为某水泥厂的变配电计算机监控系统。

监控设备可分为智能网络测控仪表及智能保护控制单元两大类，按一次线路的需要对应分布式配置，并就地安装在开关柜内或部分组屏上，且装置、仪表和模块相对独立。监控设备本身具有实时显示电气设备工作状态、运行参数、故障信息和事件记录、越线定值、通信等功能。监控设备若与开关柜组合，还可构成智能化开关柜。所有监控设备通过本身通信口与底层的RS-485子网相连，将需要的信息输送至通讯控制器，同时各装置的功能可独立于网络完成对供配电系统的保护与监控。

通信接口是由网络通讯控制器、网络电缆及附件组成。借助网络电缆完成监控设备与工作主站的网络硬件连接；网络通讯控制器实现监控设备与工作主站间通信信息的上行及下达。具有通信数据采集、协议转换、数据二次组态、总线转换的功能，同时与上级工作主站进行数据交换，并可直接与智能直流电源等其他智能设备、DCS、设备网等系统相联，达到信息资源共享。

目前国内产品变配电计算机监控系统都支持多种通信协议，同时支持多种通信协议转发、模拟盘通讯控屏及规约扩展，支持各种现场总线如工业以太网、设备网等。

工作主站是由监控计算机、打印机、网络交换机等设备及电力监控软件组成。监控计算机配置为工业用计算机，内置电力监控组态软件包，可对所有电气设备运行状态进行实时监控、电气参数实时测量、事故异常报警、实践记录和打印、电能管理和负荷控制、电力品质分析、统计报表生成和打印、储存。

2 变配电计算机监控系统具体功能

（1）变配电计算机监控管理系统可以实现变配电站“四遥”功能，即遥测、遥信、遥控、遥视。

遥测是指通过系统通讯控制器、监测仪表以及电力组态软件实现变配电站所有回路的电量采集，即电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、视在电度、功率因数、频率等。

遥信是指通过系统通讯控制器、监控模块以及电力组态软件实现变配电站中所有开关量的采集，如断路器的分合闸、手车工作位置、电机储能状态、变压器风机运行状态、高温报警信号、超高温跳闸信号、断路器故障信号、事故跳闸信号、综合保护器的故障类型以及变压器门开关信号等开关量。

遥控是指通过系统通讯控制器、监控模块以及电力组态软件实现带有电动操作机构的框架式断路器和分励脱扣的塑壳断路器以及接触器等远程控制功能。

遥视（预选）通过视频采集器、视频通讯以及组态软件实现变配电所监视功能，以防止非法人员进入。

（2）从运行的角度看，变配电站计算机监控管理系统可以实现对潜在的事故预报警，同时实现各种电量的越限报警，便于及时处理以避免事故或隐患的出现（如火灾等），减少损失。供配电系统出现异常时，可以及时了解到有关故障信息（故障原因、性质、地点及发生时间），来指导维修，减少故障的处理时间及停电时间。

状态报警：当变配电系统的各开关出现过载跳闸、短路故障跳闸等事故跳闸时（要求断路器带有能区分过载报警及短路瞬动的辅助触点），计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路开关名称、事故类别。

超限报警：当变配电系统的各电量参数出现超过额定值或其他工艺设备超限运行时，计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

三相不平衡系数报警：当变配电系统的三相电流或三相电压值出现不平衡时（可自定义范围），计算机能够通过多媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称。

系统通过媒体音箱发出声音报警并自动记录时间、站号、回路名称，以方便电力管理更快、更有效地去安排任务，及时解决发生的报警故障，以保证系统的安全运行。

（3）可以通过查看历史记录的电力参数，及时掌握每天或季节负载特性；在供配电系统内优化能耗的分配，均衡负载；减少潜在的停电事件。

变配电计算机监控系统能将所监测并统计的各种电量参数、各断路器或开关的状态变化时间、报警故障类别、操作人员代码和时间、开关机时间等永久保存，以便对整个变配电系统的运行情况进行分析。系统可以根据一天用电负荷情况自动生成负荷列表、用电量曲线以及电能棒图等，电力管理可以根据列表、曲线或棒图来均衡每一个小时用电量，以达到负载利用最高。

当变压器发生超载或超负荷时，系统会自动或手动切除不重要的带有电动操作机构或带有分励脱扣的负荷，并记录有关操作时的各项内容（如时间、操作人员、回路名称等）。

（4）变配电计算机监控系统可以实现快速、准确地掌握供、配电设备的运行情况（含历史数据），并可以用报表方式或图形方式显示、记录或打印出来，进行日报和月报，提高工作效率。

系统可以对采集的数据进行分类保存、归档、统计、调用等数据操作。系统配置历史数据库管理系统，用户可以按照对象、性质、时间检索各种数据记录，以便进行查询和故障分析。

系统可按日、月、季、年等对测量数据及开关跳闸次数等信息进行统计报表。

系统可以统计和打印所监控的所有电流值、电压值、功率值、频率值、功率因数值以及这些参数24h变化曲线；统计和打印各断路器运行状态变化时间及故障报警时间和类别；统计和打印各断路器的操作时间及操作人员代码；统计和打印有功电度、无功电度的24h内单位用电量及电量棒图，同时具有峰谷计费功能。

（5）配电计算机监控系统能实时分析供电质量（谐波失真度THD/最大、最小、平均值/电压合格率），便于分清供电单位和用电单位的责任。

根据系统电压、电流在1min内运行波动情况、谐波失真度以及1min内配电回路的用电情况进行综合分析、判断，从而得知系统的稳定性，以便于分清供电单位和用电单位的责任。

（6）变配电计算机监控系统可实现系统数据资源共享、供配电设备综合档案管理等，为现代化管理提供坚实、可靠的基础。

变配电计算机监控管理系统可以在计算机终端留有若干个系统通讯接口，便于与工厂的生产管理系统相联。

当系统主机发生故障时，系统通讯预留接口可与便携式电脑进行通讯，以保证系统安全、可靠。

（7）可以根据系统设备运行的记录数据和运行情况，制定临时或定期的设备维修计划；按计划维修、减少运营和维修成本。

表1 变配电系统费用

3 变配电计算机监控系统经济效益

随着电力行业的发展，智能化变配电所监控管理系统越来越具有优越性。从安全、可靠性来说，如果不采用变配电计算机监控管理系统的话，需要电力管理者对现场进行人工抄表、现场操作、定时巡视，对各用电回路的电量参数、各断路器的运行状态、变压器运行状态、故障报警和故障跳闸的回路和时间等无法及时准确地了解和记录，必须通过人工巡视、抄表来实现，这样就给变配电站的安全保障、经济运行、负荷分析、躲峰填谷、经济核算、合理调度及故障的及时处理等现代化的运行管理带来很大困难。采用变配电计算机监控管理系统，不仅能对系统各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，而且更安全、更可靠、更直观，可避免由于种种原因未及时发现隐患而出现的停电事故。

从经济效益来说，变配电计算机监控管理系统运行时间越长就显得更为优越，性价比更高。

图1中工程由一个总降和四个配电站组成，按5年、10年费用计算总计见表1。