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1LLLLMMMM在在在在智能智能智能智能供配电管控一体化系统中解决方案供配电管控一体化系统中解决方案供配电管控一体化系统中解决方案供配电管控一体化系统中解决方案摘摘摘摘要要要要：：：：现代工业技术的发展对配电系统运行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求。在国家发展新能源战略的大背景下，产生了智能供配电管控一体化管理系统（以下简称“系统”）。系统利用先进具有交流采样微机技术的小型PLCLM3317电量采集模块，完成电力设备的正常及事故情况下的测量、保护、控制、电量计量、电网质量分析。该系统可以同智能楼宇系统BAS、厂区综合自动化控制系统融合在一起，以达到良好的管理作用，以成为一种必然的趋势和发展方向。可广泛应用于工矿企业、智能建筑、智能电网行业。关键词关键词关键词关键词智能供配电管控一体化系统；交流采样；PLC；LM3317电量采集模块1引言引言引言引言随着电力系统自动化建设和改造不断发展完善，电网企业大多已经实现了对远程变电站/电网发电机组的遥测、遥信、遥控、遥调，即四遥功能。当前，各企业为了提高劳动生产率，增加经济效益，开始对电力监控实现无人值守模式或者远程遥控操作。同时，企业供电质量的高低对厂区的安全和正常生产影响很大，停电即意味着停产；供电系统故障时，由于缺乏电网的监测监控系统，对事故发生的地点和原因不详，很容易造成供电的二次事故，且恢复供电需要很长时间，影响厂区安全生产。因此供配电系统的可靠性和合理性是十分重要的。有了完善的电力监控系统就可以保障厂区电网的安全可靠运行，由此给企业带来的社会和经济效益是巨大的。北京和利时公司提出智能供配电管控一体化安全监控系统是为适应煤矿35kV及以下变电站电力安全监控系统而开发研制的，应用先进的现代电力电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术和控制技术，集测量、保护、控制、通讯、管理、信息记录、电能计量与质量分析于一体，具有国内先进水平的电力监控系统。可实现变电站无人值守运行方式。本文给出了LM系列电量采集模块和电力智能仪表在工矿企业智能供配电管控一体化系统中的应用解决方案。2设计目标设计目标设计目标设计目标基于“集中管理，分散控制”的模式，数字化数字化数字化数字化、、、、信息化信息化信息化信息化环保工程的思想，着眼于企业“管控一体化管控一体化管控一体化管控一体化”信息系统的建设，建立一个先进、可靠、高效、安全且便于进一步扩充的集过程控制、监视和计算机调度管理于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个工艺过程及全部生产设备的监测与自动控制，实现“现场无人值守现场无人值守现场无人值守现场无人值守，，，，总站少总站少总站少总站少人值班人值班人值班人值班”的目标。3传统供配电与现代供配电技术传统供配电与现代供配电技术传统供配电与现代供配电技术传统供配电与现代供配电技术随着现代工业控制技术的发展，为了实现供配电系统的集中管控功能，人们引进了PLC技术。就是把PLC加入到配电柜中，通过模拟量采集模块把三相电压和电流变送为工业标准信号4-20mA后接入到PLC控制系统内，来完成对供电回路的电参数集中采集和管控的功能。但是这种方案需要接入大量变送调理电路，故障率高，并且无法完成电量管理功能。系统拓扑图如下图所示。2采用交流采样技术的供配电智能化管理系统与采用变送器和PLC的传统供配电管理系统有着极大的区别。首先从技术方法的上不同，传统的供配电管理系统是将交流信号通过变送器变成4-20mA或0-5V直流后再进行采样。变送器只是普通二次仪表。而和利时LM3317电量采集模块采用交流采样技术的供配电智能化管理系统是对回路中的3个电压和3个电流进行同步的交流采样。对回路检测信息量的不同，传统的供配电管理系统通过一个变送器和一个采样通道，只能取得一个回路中的参量，而采用交流采样技术的供配电智能化管理系统通过六个交流采样通道的信息计算出回路中几乎所有的电参量。投资成本的不同。随着对回路电参量要求的增加，传统的供配电管理系统不仅需要增加大量的变送器、配电柜、线缆同时还需要增加PLC设备。而采用交流采样技术的供配电智能化管理系统不需要增加任何设备和材料，因为除了3个电流和3个电压是采集的，其他的电参量都是计算出来的，其数据传输也是通过串行通讯来完成的。工程施工和维护的工作量不同，在相同规模的情况下（相同数量的电参量）由于传统的供配电管理系统所需要的设备、线缆会大大的超过多采用交流采样技术的供配电智能化管理系统，因此其施工和维护的工作量也成倍的增长。功能不同，传统的供配电管理系统只能完成简单的电参数的监测功能，而供配电智能化管理系统的特点是将采用现场总线技术、计算机网络技术、微机交流采样技术结合起来实现对供配电系统进行智能化的管理。34系统结构系统结构系统结构系统结构5系统系统系统系统功能功能功能功能通过组建的在线监测网络，将各监测点的数据传送到分析中心数据服务器上，再利用安装在中心主机上的评估分析软件对个监测点的数据作各种分析并将其评估结果作为分析、治理电能质量问题的依据。PLC系统通过实时读取线路的电参数数据，完成故障诊断和母线保护功能，并可实现远程计算机对配电柜停送电控制功能。5.1中央控制室功能中央控制室功能中央控制室功能中央控制室功能4供配电管控一体化系统功能应包括实时供配电系统运行显示、用户登录、参数设置、系统监测管理、用电质量分析、电量管理、报警、实时曲线及历史曲线、事故自诊断、远程控制、报表打印及上位管理机的管理功能等。实时工艺流程图显示实时工艺流程图显示实时工艺流程图显示实时工艺流程图显示可以显示整个供配电系统的全厂运行图，流程图中所有配电柜的运行状态采用绿色表示；停止状态采用红色表示；故障状态采用黄色表示。流程图中所有由PLC控制的设备应设置遥控按钮，只有当设备正常时，遥控按钮才可用，当设备出现故障信号时，应停止运行或禁止启动这些设备。用户登录用户登录用户登录用户登录操作员必须输入正确的用户名和操作密码进行登录后才能进入系统。系统对不同的用户赋予了不同的操作权限，分为操作员权限和管理员权限。操作员只能进行设备操作和数据浏览，管理员可进行设备操作、数据浏览、参数设定、用户和密码维护。供电系统运行模拟显示供电系统运行模拟显示供电系统运行模拟显示供电系统运行模拟显示反映全厂区和各个供电设备、线路的运行状况、运行参数。模拟显示全厂供电网络结构、变配电所位置和供电状态示意图，显示供电系统供电网络结构、位置、线路带电状态，线路基本技术参数和组成。模拟显示全矿供电系统供电状态、各变电所供电系统供电状态，显示全矿供电系统图，以不同颜色显示图中的线路、开关的带电状态，5显示监测点的主要数据。供电系统监控管理供电系统监控管理供电系统监控管理供电系统监控管理监测数据管理监测数据管理监测数据管理监测数据管理1显示全厂实时总用电功率、最大需量、变电所母线电压、变压器负载率2显示监测点电参数实时监测数据表，内容有：三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电量。3可分别以全厂、任一单位、任一监测点按赋予条件追溯查询任一时段电参数的历史数据表。4系统可自动生成各种计量数据的日报、月报、年报等，也可以实时动态生成分时分线电量统计报表；对于电能质量统计、按照国际要求统计电能质量参数的95%概率大值、最大值、最小值等，生成电能质量综合报表——电压偏差报表、电压电流负序分量报表、电压电流各次谐波报表、电压总谐波畸变率报表、频率及三相不平衡度报表、各相总功率报表、功率因数报表。5所有报表均可选择打印输出供电运行参数曲线供电运行参数曲线供电运行参数曲线供电运行参数曲线1显示监测点电参数的实时数据曲线，有三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等。2显示供电系统中的变压器负载曲线3可追溯查询任一监测点的任一时段的电参数数据曲线，分别有三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数曲线。超限报警记录超限报警记录超限报警记录超限报警记录1自动检测分析短路、过载、超压、欠压、漏电、断相、三相电压不平衡、三相电流不平衡等故障，实时报警，并记录报警的监测点名称、编号、报警内容、时间、超限参数、接受人。2报警时，主计算机上显示报警的监测点名称、编号、报警内容、时间、超限参数、接受人密码确认输入框，只有经授权获得密码的操作员才能接受报警，并消除报警信息。3报警记录可追溯查询。显示报警时间，故障设备名称、编号、地点，故障类型、参数，报警接受人、接受时间。用电计量管理用电计量管理用电计量管理用电计量管理用电量自动抄录统计用电量自动抄录统计用电量自动抄录统计用电量自动抄录统计1全矿小时用电量、日用电量、月用电量表。2按单位和设备（监测点）分别统计显示班、日、月年用电量报表。3按用电类别统计日、月、年用电量报表。用电量用电量用电量用电量曲线记录曲线记录曲线记录曲线记录1显示全矿实时用电功率曲线，本日小时用电量曲线，本月份日用电量曲线，本年度月用电量曲线。2可追溯查询全矿、任一单位、任一监测点的任一班、日、月、年的用电量曲线。用电量用电量用电量用电量考核计算考核计算考核计算考核计算61全矿总用电量、总电费、综合电耗统计计算。2测定生产用电负荷，计算和设定各单位、监测点的用电指标。3计算各单位、监测点的指标用电量、进尺电耗的超余考核表。报警报警报警报警功能功能功能功能监视报警功能主要包括供配电系统的数据采集和处理、各种运行方式的设备运行工况变化，并能通过LCD和功能键盘为运行、检修人员提供各种信息和报警。1）应可在LCD上以各种方式显示故障设备、性质、时间等。2）应可按需启动打印机打印故障内容及发生时间。3）可进行历史数据记录与查询。每个可能出现的报警有四种状态：报警未消失未被确认报警未消失已被确认报警消失未被确认报警消失已被确认监控计算机的显示画面的顶部或底部应设置一个报警条。在报警条内显示最近三个报警未消失未被确认报警的详细内容，操作员通过画面切换选择报警表，报警表内显示中控操作站计算机中配置的所有报警列表及报警的详细内容。报警的详细内容包括：报警的当前状态每个“未消失”的报警发生时间每个“消失”的报警发生时间及“消失”的时间每个“已确认”的报警的确认时间和用户当报警出现时，报警打印机立即打印报警信息。自诊断功能自诊断功能自诊断功能自诊断功能系统能在线诊断监控系统中各设备的故障和软件运行情况，能在软件运行时对其软件的进程号进行监视。在系统的硬件或软件或网络发生异常或故障时，应能发出告警信号并提供相关信息。应提供相应的软件给操作人员对计算机系统的安全与稳定进行在线监控。在线诊断出设备故障时自动进行冗余切换并告警。当计算机系统及各单元发生故障或发生错误时，自诊断程序能正确地判断出故障内容，能对外部设备和计算机硬件进行检测，指出故障插件，使之退出在线运行，以便迅速更换。检测结果可打印记录。5.2现场现场现场现场PLC控制站功能控制站功能控制站功能控制站功能按控制程序对所辖工段内的工艺过程、电气设备进行自动控制，同时采集工艺参数，电气参数及电气设备运行状态。通过通信网络与中央控制室的监控管理系统进行通信。向监控管理系统传送数据，并接受监控管理系统对断路器发出的合闸、分闸命令。在操作屏上显示所辖工段的工艺流程图，工艺参数，电气参数，及设备运行状态。通过键盘设定工艺参7数，控制电气设备。现场控制站提供方便的自动控制,临界报警和连续的回路控制。和中央监控站连接的现场界面单元：每个现场控制站PLC作为中央站的一个现场界面单元，中央工作站将对现场控制站PLC的工作进行监控。无响应报警：在任何时候，如果现场设备对控制站PLC的输出无响应（开/停或开/关超时不响应）。控制站PLC要发出一个错误信号。为控制站PLC程序预置的值，可以通过中央监控站调整。设不间断电源，保证在停电故障时系统仍能安全可靠地运行。LM3317作为电参数采集模块，负责完成低压进线柜内的电参数采集。6666技术优势技术优势技术优势技术优势利用目前市场绝无仅有的PLC交流AD采样技术，