低压智能监控系统在管道中的应用

李洪达

中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司电气自控室

低压智能监控系统在管道中的应用

李洪达

中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司电气自控室

长输管道站场低压部分设置低压智能监控系统以实现站场能耗数据采集，并实现站场在ESD情况下能够切除消防系统和应急电源以外得供电电源或动力。

智能监控；能耗数据采集

1.设置依据

CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油气管道工程能耗数据采集技术规定》中要求应采集油气管道基本用能单元得总耗电，对于主要用能设备能耗计量为单机计量的，分别采集各主要用能设备能好数据。

GB 50253-2014《 输油管道工程设计规范》中7.3.4中要求输油站发生火灾时，应能够切除消防系统和应急电源以外得供电电源或动力。

GB 50251-2015 《输气管道工程设计规范》中8.3.3中输气站紧急联锁应具备切断除消防系统和应急电源以外得供电电源。

为满足以上规范及规定得要求，在各站设置低压智能监控系统一套以实现站场能耗数据采集，站场在ESD情况下能够切段除消防系统和应急电源以外得供电电源或动力。

2. 系统功能

系统可实现以下功能：

配电系统运行状态监视：显示整个配电系统住接线图以及运行状态、故障状态

配电系统监测：相电压、线电压、电流、有功/无功/视在功率、频率、功率因数、有功/无功电度等。

MCC智能管理：监视电动机运行状态、监视电动机用能参数、电动机故障预警、报警和保护控制等

能耗分析：能耗统计、能耗对比、重要设备用能统计分析

数据上传：监控数据实时上传至站控系统、并接受站控系统得控制指令。

切除回路：接收ESD信号后切段除消防系统和应急电源以外得供电电源或动力

3. 系统组成

低压智能监控系统采用分层分布式网络结构，分为现场测控层和系统管理层。

现场测控层：是指直接采集现场设备数据并具备上传功能的现场监控设备，包括低压各回路智能电力仪表、电动机智能保护单元、无功补偿装置智能控制器、开关量采集单元、控制输出单元等。

这些监控设备可独立完成测量、控制、报警、通讯等功能，一个设备的出现问题时，不会影响其它设备的正常运行。

系统管理层：它集中管理低压开关室各设备，在各低压配电室独立设置一面通讯控制屏，屏内安装通信管理单元、交换机等通讯设备。现场柜上各智能电力仪表通过RS485 总线方式引至通信管理单元，完成现场监控仪表采集数据上传至人机界面，并以单线图和数据的方式简单明了显示各低压回路运行参数；同时将低压系统的状态上传至上级管理系统和接受上级系统的控制命令。（见图1）

4. 系统配置

(1)现场测控仪表

图1

各低压回路电力仪表、电动机保护、无功补偿控制器、数据采集控制单元等必须具备RS485通讯接口、通讯规约采用的标准应与变电所综合自动化系统或者SCADA(站控系统)一致。

·低压进线、母联回路用智能测控仪表

低压进线、母联回路配置网络智能仪表实现如下功能：

遥测：三相电压、电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在电度、频率、功率因数、电流/电压总谐波畸变率、2-31次谐波电流/电压含量分析、奇偶次谐波畸变率等电量参数；

报警：具有过电压、欠电压、过电流、欠电流、超频、低频报警功能，出口继电器选择可以由用户定制；

遥信：8路无缘干接点输入，可以遥信开关运行信号、故障信号等；

遥控：2-4个可编程继电器输出，实现远程控制断路器分、合闸；

·低压配电出线回路用智能测控仪表

低压各出线回路配置网络智能仪表或者智能状态采集单元，实现功能如下：

遥测：三相电压、电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在电度、频率、功率因数、电流/电压总谐波畸变率、2-31次谐波电流/电压含量分析、奇偶次谐波畸变率等电量参数(配置智能仪表或具有电能测量功能的电子脱扣器回路)；

遥信：开关运行信号、故障信号(带有漏电保护模块功能的应提供漏电故障信号)等；

遥控：远程控制断路器分闸；

输入/输出单元：各8路。

·无功补偿控制器

对于无功补偿控制器的监控。实现功能如下：

实时监测电容补偿柜的功率因数、电压、电流、频率、谐波参数等；监视电容投切状态、自动/手动状态等。

遥测：电压、功率因数、无功功率等；

遥信：电容组的投切状态、自动/手动状态等；

·低压MCC回路

低压MCC出线回路配置网络智能电动机控制单元和智能状态采集单元。实现功能如下：

遥测：三相电压、电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在电度、频率、功率因数等电量参数(配置智能仪表或具有电能测量功能的电子脱扣器回路)；

保护：过载、断相、不平衡、欠载、接地、堵转、电压保护、启动时间过长Te等保护；

遥信：8路DI输入，开关运行信号、故障信号、接触器状态等；

遥控：4路DO输出，远程启动。

故障记录：8条记录，记录电动机发生故障的原因、时间，发生故障时电动机参数。

·计量电度表

低压进线、照明总开关等处设置多功能计量电度表。实现功能如下：

遥测：三相电压、电流、有功/无功/视在功率、有功/无功/视在电度、频率、功率因数、峰谷电度等电量参数。

·变压器温控仪

对于变压器温控仪部分的监控，其设备由变压器厂家提供，厂家提供与之通讯的数据接口，配置RS485 通信接口，MODBUS规约。实时监测变压器三相温度。

·自动转换开关ATS

对于ATS 监控，其设备由ATS 厂家提供，应提供与之通讯的数据接口，配置RS485 通信接口，通讯规约为MODBUS。实时监测市电/发电状态，并提供发电机启/停状态信号。ATS 应具有发电机组日常训练功能。

(2)网络设备

指完成监控系统通讯所涉及的底层通讯链路(如RS485 总线)、通讯转换设备(如以太网网关、以太网交换机、光纤收发器)以及顶层通讯链路(如TCP/IP 网络)等的总称。这一部分是连接设备测控层和系统管理层的纽带环节。

低压各配电室内现场监控设备全部通过 RS485 总线引至以太网网关，并现场采集的信息数据通过光纤收发器和连接光缆建立100M以太网通讯网络将数据上传到监控中心服务器上，实现配电室电力设备的集中监控。

网络设备安装在监控管理屏中。供货商根据自身的网络组态构成提供必要的网络设备，从监控管理屏至压气站上位机的通信接口采用光纤。

(3)人机界面HMI

人机界面，又称HMI。显示整个电力监控系统系统图、动态刷新显示电力系统和各主接线图，主接线图上能显示各开关运行状态在线运行参数等。

5. 实现效果

现低压智能监控在长输管道中已经得到广泛得应用，并在大力得推广，系统内部能够实现统一的监控平台，能够得到系统内部全部参数的实时数据；对整个低压配电系统的智能化管理，能够对低压配电系统中所有电气设备的运行状态进行安全、可靠、准确地实时监视、测量、控制，实现系统故障、异常实时报警并具有故障追忆功能。能够根据站场监控系统的控制要求，对相应的电气设备进行分级控制，

通过设置低压智能监控系统，可满足CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油气管道工程能耗数据采集技术规定》能耗数据采集得要求，并可实现GB 50253-2014《 输油管道工程设计规范》和GB 50251-2015 《输气管道工程设计规范》中切段除消防系统和应急电源以外得供电电源或动力得要求。

[1]输气管道工程设计规范(GB50251-2015).中国计划出版社

[2]输气管道工程设计规范(GB50253-2014).中国计划出版社