厂用电采集系统的开发与应用

摘要：为解决老旧电厂非智能电度表不能自动采集而需人工抄表的问题，利用电厂现有的6 kV厂用电WDZ-5200系列保护装置作为厂用电采集终端，通过RS485线组建通信网络，以Modbus通信协议进行通信;并借助组态王软件平台自主开发一套厂用电量自动采集系统，实现厂用电量的定时自动采集、自动录入及报表生成;同时，通过设备电量数据库统计分析，合理分配厂用电，降低厂用电率。根据设备累计运行时间，合理安排设备保养维护及备用设备定期切换，以保证设备的安全稳定运行。该系统既可减少购买采集装置的成本，又可避免二次回路的变动，可在老旧电厂或同类应用中推广。

关键词：厂用电采集;组态王;保护装置;自动抄表;厂用电率

0    引言

粤泷火力发电有限责任公司于2003年投产，6 kV厂用电系统所有负荷的电量均由老式电度表计量。电度表仅有就地显示功能，如果想统计电量就只能到就地进行抄表，并人工将数据录入表格进行统计。而人工抄表不可避免会造成人为误抄和抄表不及时的情况发生，使其录入的数据不准确。

为实现厂用电量的自动采集与统计分析，该文利用6 kV厂用电系统保护装置进行电量采集，既可以节省购置采集模块的成本，又可以减少二次回路的变动;并借助厂站自动控制系统常用的组态王组态软件平台，自主开发一套厂用电量自动采集系统。

1    系统硬件网络建设

1.1    WDZ-5200系列保护装置介绍

粤泷火力发电有限责任公司6 kV厂用电的保护装置主要为东大金智的5200系列，电源开关保护采用WDZ-5211线路保护测控装置，6 kV电机保护采用WDZ-5232电动机保护测控装置，变压器保护采用WDZ-5242变压器保护测控装置。5200系列的保护装置集保护、测量、计量、控制、通信于一体，其内嵌智能电度表，可以进行有功电能、无功电能、正向电能和反向电能的计算，可以充当厂用电的采集单元，节省了另行购买厂用电采集装置的成本。

1.2    RS485组网

6 kV厂用电母线分为ⅠA、ⅠB、ⅡA、ⅡB四段，包含12台变压器、28台电机、4个电源进线开关，共44个间隔。所有间隔采用的WDZ-5200系列保护装置均具有RS485通信接口，而RS485是工业自动控制较为成熟和稳定的通信方式，其最长传输距离1 200 m，同一总线上可挂接多个节点，完全可以满足服务器至6 kV配电室的距离（200 m）以及所有需采集设备的数量要求。因此，本次开发采用RS485通信方式组网。

1.3    网络拓扑图

由于6 kV厂用电的ⅠA、ⅠB段母線为#1机组设备，ⅡA、ⅡB段为#2机组设备。为使#1、#2机组之间相互独立，确保各机组安全稳定运行，组网方式将每段6 kV母线分别接入485集线器，再由485集线器连接至集控室的服务器。拓扑图如图1所示。

2    系统软件开发

2.1    组态王介绍

组态王是新型的工业自动控制系统开发软件，具有适应性、开放性好，易于扩展，经济，开发周期短等优点。在组态开发方面，其画面、数据、动画有较好的操作性，充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利地生成各种报表，还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能，因此比较适合发电厂技术人员进行系统开发。

2.2    通信协议及数据量开发

WDZ-5200系统保护通信协议可选Modbus、DBJ2.0、103通用版本，103专用版本等。Modbus通信协议由于其标准性、开放性和免费等优点，在工业控制自动化领域应用广泛。而组态王串口通信也以Modbus通信协议为主，因此本次开发采用通俗易懂、兼容性好的Modbus通信协议。

根据厂用电采集系统需求，并结合WDZ-5200系列保护装置的设备点表，总结出采集系统所需采集的数据量有开入量（分位、合位）、模拟量（电流、电压）和遥脉量（正向有功），其数据类型分别为Bit、WORD和DWORD。与组态王变量的关联表如表1所示。

2.3    数据库

数据库的开发选用Windows服务器内自带的Access数据库，其轻便、经济、易管理。

连接mydb.mdb数据库主要命令：

SQLConnect（ DeviceID， "dsn=mydb;uid=;pwd="）;

3    系统模块的应用

3.1    电能量自动采集

之前电厂采用人工现场抄表，一次需耗时30 min，加上人工录入数据时间10 min，共需耗时40 min。而且人工抄表、人工录入等流程存在不及时、数据错漏等现象。而厂用电采集系统可以自动在整点采集各厂用电设备的电量，并自动录入数据库，实现24 h无人值守自动抄表。经现场调试，2 s内可以实现6 kV厂用电44个间隔的电量采集，采集速度快，数据准确，很好地解决了人工抄表的问题，保证了电量数据的准确性，有利于后期的数据分析、厂用电率计算等。

3.2    电量统计与分析

电量数据经厂用电采集系统采集并录入数据库后，可以实现总体厂用电量或单台设备按年、月、日进行统计与分析。根据电量分析对比，可以了解设备运行情况，对能耗变化较大的设备或系统进行分析，有利于及时发现设备异常，防止设备事故发生;同时，根据电量时段分析，掌握厂用电量，并结合机组负荷合理分配厂用电，可以降低机组厂用电率。

3.3    设备运行管理

厂用电采集系统可以准确统计设备的运行时间，特别是对启停频繁的排粉机、磨煤机实现运行时间统计。当设备运行时间累计达到一定值时，会自动提醒运维人员对设备进行维护，如开关定检、电机加油等。而对于具有备用电机及备用变压器的系统，运维人员可根据累计运行时间进行设备的切换操作。对设备的精准管理，有利于保障设备的安全运行，降低设备故障率，防止设备异常影响机组安全稳定运行。

4    结语

自主开发的厂用电采集系统，经现场测试，2 s内可完成所有数据采集并录入。该系统具有历史电量数据查询分析、电量报表自动生成、设备累计运行时间提醒等功能，解决了老旧电厂需人工抄表，抄表不及时，抄表数据错漏等问题。同时，该系统可实现厂用电率及设备的智能管理，促使机组节能环保及安全稳定运行。

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收稿日期：2020-04-16

作者简介：韩新（1982—），男，广东阳江人，电气运行工程师，从事电厂电气工程及自动化通信工作。