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電氣能源管理系統
配電方案 SOLUTIONS
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電氣能源管理系統

第一部分 前言

隨著近幾年中國經濟的高速發展,遠程抄表,遠方監控、使用電做到“計劃用電、節約用電和安全用電”的目的,其產生的社會政治影響、經濟效益、管理效率、運行成本,已日益成為社會各方考慮的問題。

在電力系統中,提高電氣能源管理效率的需求,與日俱增。

目前,傳統的電能管理模式及電氣監測模式,已遠遠不能適應供配電系統高密度、大容量運行的需求。尤其是發生電氣障礙、事故情況下,調度管理中心及電能考核部門對全系統的電能狀況、電氣運行狀況做不到全面、實時、準確的掌握,其只能根據現場值班員的報告,進行指揮、調度和考核,很可能由于沒有及時了解系統運行情況而導致電能計量數據的偏離、電氣參數不正確、電氣障礙及故障擴大,供配電系統出現嚴重混亂,甚至出現人員傷亡。

為保證供電系統的安全、可靠,提高電能計量的效率,達到計劃用電、節約用電、安全用電的目的,當前,企事業單位采用電氣電能源(監控)管理系統愈來愈迫切。此電氣能源管理(監控)系統是山東立博電氣科技有限公司利用其領先的電力專業技術,與廣州漢光電氣股份有限公司和珠海萬力達電氣自動化有限公司合作,采用先進的分布式采集處理,應用網絡通訊及現場總線技術,配備智能化測控裝置,實現變配電系統能源(監控)的科學管理。

電氣能源管理(監控)系統,可以使企業調度(監控)中心實時掌握變配電系統的的運行情況,直接對相關進出線設備進行電能計量、電氣監測、回路操作,及時了解故障情況,并迅速進行處理,使整個供電系統實現管理科學化、規范化,并與其它上級調度與管理系統交換數據,充分發揮整體優勢,進行全系統的電氣能源、電氣運行數據信息的綜合管理。

第二部分 技術方案

1、項目設計概述

根據項目的前期了解,企業變配電系統電氣能源(監控)系統實施工程是將變配電系統的電能表、智能儀表、保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀、柴油發電機控制儀等進行智能電力監控:設備包含電能計量表計實現集抄與分析,電氣參數集抄與分析,并在主站值班室設置監控監控軟件、通訊管理機、串口服務器和現場保護等;串口服務器的RS485總線接口連接現場設備回路儀表,主站的監控主機通過交換機與串口服務器相聯,以實現電力監控集中管理的功能。

本項目高低壓配電室中部分電能表需要接入到后臺計量、監控系統,車間配電箱到監控系統后臺的通訊路由需要敷設橋架、鍍鋅管和通訊線。

實現遙信采集:本系統具備遙信采集功能,需要現場的電能表計、智能設備具有遙信采集功能。所有開關位置信號等,具體遙信采集點需要根據用戶需求配置,需要用戶提供詳細的I/O點表給我方。

遙測范圍:進、饋線回路電氣參數、智能監控設備的遙測量等。

2、網絡拓撲圖



3、系統概述

本方案針對企業能源管理項目的具體需求,按照“無人值班”(少人值守)的要求進行設計,擬配置山東立博電氣科技有限公司與珠海萬力達電氣自動化有限公司合作研制、開發和生產的電站站綜合自動化系統及能源管理系統。

本方案是根據根據我們在工礦企業多年的生產運行經驗和能源管理項目的具體需求提出來的。若方案中牽涉到設備配置的變化時,配置的變化將對應作相應的調整。如本方案中有不清楚之處及需要了解其它的技術問題,歡迎來電來函咨詢,也竭誠歡迎貴公司人員來公司指導工作。

電氣能源管理(監控)系統是新一代的計算機綜合自動化電力監控管理系統,其功能強大,全面性、針對性、可操作性和穩定性均得到進一步的提升和完善,是一套集電力監控、管理操作及綜合信息自動化為一體的現代化電力(能源)監控管理信息系統。

電氣能源管理(監控)系統運行于Windows系列操作平臺,基于大型專業數據庫軟件SQL進行操作,具有穩定性高、可靠性好、實時性強、兼容擴展性突出、人機界面友好及易操作維護等許多特點。

電氣能源管理(監控)系統可以完成電能的計量、電氣測量、開關狀態監視、模擬量采集、綜合保護監控、報警管理、曲線分析、報表生成、統計打印、用戶管理等多種實用功能,從而加強了用電可靠性、提高了用電管理效率,提升了供電質量,降低了運行維護成本。

整個系統集計量、測量、保護、控制、報警、遠傳等功能為一體,控制技術與網絡技術相結合,實現數據共享、自動化管理,無人或少人職守。

4、 系統設計思想及遵循規范

4.1設計思想

系統在結構設計和工程配置上充分考慮項目的實際情況,實現相關功能,滿足電力系統線路運行的相關要求,體現系統的各項技術特點。最終實現分散控制、集中管理、綜合監控。

分層分布式結構

系統結構上采用分層分布式設計,縱向分為三層:后臺系統監控層---通訊網絡層---現場設備層。

快速穩定的通訊傳輸形式

整個系統采用當今流行的LAN網絡通訊形式及現場總線控制。通訊傳輸中采用數字信號,遠程應用光纖的實際物理形式進行傳輸,保證了系統通訊的抗干擾能力和信息交換速度,大大減少了現場各種接口的數量,提高了系統的智能化程度,整體上加強了系統穩定性和可靠性。

靈活的組網模式

系統為上級管理系統預留了通訊接口,可以進行相關數據信息的轉發和遠傳,從而實現資源信息的共享,完成系統間組網。

模塊化、智能化的設計理念

系統軟件采用模塊化的設計理念,各功能管理模塊如柜圖監控環境、圖形監控環境、動態趨勢環境、告警查詢、動態報表、用戶管理等,各部分之間不互相影響。模塊化的設計思想提高了系統的靈活性、可靠性。

擴展性強

對于現場一次設備增加只需增加相應的保護測控裝置,并將保護測控裝置連接到通訊網絡層上就可實現系統底層擴展。對于擴展的二期工程只需配置通訊網絡層和相應的一次設備保護測控裝置,并將通訊網絡層連接到后臺網絡中就可實現新增變電站的擴展。對于后臺系統監控層增加各功能也是非常方便的。

兼容性好

系統可提供多種總線接口(RS232、RS422、RS485、RJ45、光口等),并提供多種通訊規約的連接(MODBUS、SPABUS、CANBUS、Profibus等),系統可以連接各種智能設備(智能保護裝置、自動裝置、測控裝置等)完成自動化功能,可將任何開放設備納入監控系統。

可觀的經濟效益性

電氣能源管理(監控)系統簡化了二次接線和二次設備的配置,減少主控室的面積,消除控制電纜層,提高系統的易維護性,能降低變電站的綜合造價;采用各種自動裝置,來提高供電質量;系統要具備豐富的統計管理功能,提高運行管理效率,降低運行維護成本。

4.2系統技術特點

4.2.1先進的軟件平臺

系統為Windows2003/XP/WIN7操作系統環境下的客戶機/服務器(Client/Server)結構。充分利用了操作系統提供的多任務/多線程、搶占式調度等諸多特點,運行穩定、高效。

4.2.2分布式的體系結構

系統各節點物理層以網纜通過100M網絡交換器(SWITCH)星形以太網方式互聯;全微軟軟件環境,易操作、易維護、易擴充、易升級,DCOM遠程過程訪問、ActiveX controls (formerly OLE controls)等高級技術的應用,充分體現了系統的高可靠性和強實時響應性。

4.2.3系統配置靈活

模塊化、結構化的設計保證了系統組態的靈活性,系統軟件除基本運行模塊外,其他應用軟件模塊均可根據具體需求選配;對硬件組網的支持具有較強的伸縮性,整套系統既可以在一臺PC機上獨立運行,又可以分布運行在符合TCP/IP協議的Windows 2003/XP/WIN7網絡環境,有效地保證了用戶投資的合理性。

4.2.4統一的界面風格

系統采用Windows特有的窗口及菜單格式,數據查詢修改采用樹狀視圖(Tree View)和列表視圖(List View)的方式交互顯示編輯各類數據。

系統提供靈活的組態軟件,以人機對話為目標設計的用戶界面簡潔大方、風格統一,易學易用,同時借助在線幫助系統,無需專門培訓即可很快掌握系統的使用方法。

4.2.5通用的數據接口

系統采用SQL Server 2005管理歷史數據,提供ODBC或ADO存取接口,可與當今流行的所有商用關系型數據庫如ORACLE、SYBASE、DB2、INFOMIX等交換數據。

系統采用先進的遠程公用過程訪問接口(DCOM)進行實時數據庫的存取訪問,便于與狀態估計、網絡拓撲、AGC/EDC等EMS高級應用軟件及DMS等應用融合。

系統向用戶提供標準應用數據庫訪問接口API,以便用戶利用該平臺開發新的應用軟件。

4.2.6豐富的計算表達式

系統除了提供了“峰、谷、平”電度、功率因數、視在功率等等常規計算以外,專門提供了用戶自定義表達式進行加、減、乘、除、乘方、開方、三角函數以及與、或、非、與非、或非、異或、大于、小于、等于等諸多計算公式,可以完成任意特殊計算。

4.2.7多規約處理

系統可解釋部頒CDT及其各種變種,SC1801v6.0,DNPv3.0, μ4F, IEC870-5-101、EC870-5-104及用戶定制的任何特殊規約。

4.2.8支持多媒體技術的報警處理

系統可以不同的多媒體音響區分遙測一級越限、遙測二級越限、遙信變位、事故報警;自動語音合成技術無須用戶錄音,即可直接播出站/點名和事件/事故性質。

4.2.9遠程維護升級

系統數據通訊采用DCOM遠程訪問,從真正意義上實現了遠程維護和升級。

4.3 設計原則

根據電站“無人值班”(少人值守)的原則,結合當前電站綜合自動化系統的發展現狀,能源管理項目的技術需求,本方案遵循以下設計原則:

1)   系統按“無人值班”(少人值守)的要求進行總體設計,本著安全可靠、經濟實用的原則進行配置。

2)   系統高度可靠,各項技術性能指標均應達到部頒要求,選擇較高的MTBF指標,從部件、單機和系統多層次保證高可靠性要求,同時兼顧經濟性、實用性的要求。

3)   在保證系統的實時性和可靠性等技術指標的同時,系統可維護性、可變性、可擴性、安全性和可用性好,并保證較小的MTTR指標。

4)   系統配置和設備選型符合計算機發展迅速的特點,充分利用計算機領域的先進技術,具有開放、標準的現場總線接口能力。

5)   采用分層分布開放式系統,既便于功能和硬件的擴充,又能充分保護用戶的投資。分布式數據庫及軟件模塊化、結構化的設計,使系統更能適應功能的增加和規模的擴充。

6)   采用新的計算機硬件、軟件及網絡技術,使系統具有可靠性高、擴展方便的特點。

7)   在電站內和管理平臺中心計算機系統之間進行通訊,最終可實現遙信、遙測、遙控和遙檢的“四遙”功能。

8)   系統實時性好,抗干擾能力強,適應電站現場環境的要求。

9)   系統人機接口功能強,全中文顯示、界面友好,控制操作方便、靈活。

4.4設計規范及依據

本技術方案以國家電氣行業內有關電能遠方抄表、電力監控、遠動傳輸等相關技術規范為依據,結合目前國際電工標準及要求進行設計和配置,并對整個變配電系統進行認真細致地研究分析后提出的技術解決方案,所提供的相應的電能遠方抄表系統、電力監控系統及相關硬件裝置、計算機及其配件等均符合如下相應的技術規范及標準。

系統軟件的功能開發、運行、技術實現及相關技術指標符合如下標準:

國際標準:IEC870(1—4)      《遠動設備及系統》

國家標準:GB/T 12505           《計算機軟件配置管理計劃規范》

GB/T 9386- 1988                   《計算機軟件測試文件編制規范》

GB/T 14394-1993                  《計算機軟件可靠性和可維護性》

GB/T 12504-1990                  《計算機軟件質量保證計劃規范》

GB/T 50314-2000                  《智能建筑設計標準》

GB50051-95                          《供配電系統設計規范》

GB50054-95                          《低壓配電設計規范》

行業標準:DL/T 634-1997       《基本遠動任務配套標準》

DL/T 13729-92                      《遠動終端通用技術條件》

DL  5003-91                          《電力系統調度自動化設計技術規程》

4.5總體技術指標

系統提供的變電站技術參數符合如下標準:

◆ 模擬量更新周期:≤3sec

◆ 開關量狀態變化傳送時間:≤2sec

◆ 遙控遙調命令傳送時間:≤3sec

◆ 全系統實時數據掃描周期:5sec

◆ 畫面調用響應時間:實時畫面≤2sec,其它畫面≤3sec

◆ 畫面實時數據刷新時間:5sec

◆ 打印報表輸出周期:按需整定

◆ 歷史曲線采樣間隔:1-10min可調

◆ 歷史數據存儲至少3年以上

◆ 事件順序記錄(SOE)分辨率:≤2ms

◆ 遙信信號響應率:≥100%

◆ 遙控(調)正確率:100%

◆ 系統可用率:≥ 99.9%

◆ 系統平均無故障時間(MTBF):>50000 小時

◆ 計算機CPU負荷率:≤20%,事故情況下10s內≤50%

5、系統功能

5.1功能概述

電氣能源管理(監控)系統是專業的電力監控軟件,全中文界面,采用模塊化、智能化的設計理念,基于大型商業數據庫軟件SQLServer,支持Windows2000/XP/2003等操作系統,擁有優越的實時數據庫管理系統,完善的主操作界面,完善的系統維護界面,功能齊全的通訊子系統,使系統適應大型、中型、小型電力監控環境,且已應用于多個重點工程項目

電站計算機系統將迅速、準確、有效地完成對站內被控對象的安全監視和控制。

電站控制層能實現數據采集和處理,實時控制和調節,安全運行監視,屏幕顯示,事故處理指導和恢復指導,數據通信,鍵盤操作,電站設備運行維護管理,系統診斷,軟件開發及培訓等功能。電站可以按以下三種方式運行:現地自動運行、遠方中控室自動運行和遠方調度自動運行。

電站計算機電能遠方抄表系統、綜合自動化系統設置必要的硬件和軟件,使運行人員能在各控制層之間選擇控制權,對無控制權的控制設備進行閉鎖。

5.2排列圖

1. 以單線圖形式直接體現電力系統構成情況;

2. 直接體現線路的排列順序和物理位置,表現豐富直觀;

3. 顯示現場斷路器、接地刀狀態,斷路器小車的位置及相關故障、告警信號;

4. 實時監視各個回路的各種測量值和相關保護信號、參數;

5. 在回路單線圖上對現場斷路器進行遙控操作,并有安全的雙重驗證;

6. 可結合實際工作進行各類模擬順序的操作和演示:如掛接地標、檢修牌等。


5.3系統圖

1. 以圖形畫面實時顯示現場設備的運行狀態和各種測量值;

2. 完成遙信、遙測、遙脈等功能;

3. 動態拓撲分析,以不同顏色形象化顯示帶電與失電區域,按電壓等級以標準顏色顯示帶電區域,表現整個電力系統運行狀態;

4. 分層次顯示,拓展了系統信息監測的空間;

5. 人機界面友好,借助完備手段進行縮放、變焦和隨意移動,可以不受限制充分自由地建立自然圖形;

6. 提供圖形編輯平臺及環境,用戶可進行配置和編輯,使用靈活,表現形式多樣。


5.4圖形功能

1.    系統分布圖:直觀地反映了變電站分布的地理位置情況,通過系統分布圖可以了解該地區內所有變電站分布情況;

2.    網絡拓撲圖:體現整個監控系統通訊設備的分布和網絡連接方式,實現整個系統的通訊監視和網絡診斷;



網絡拓撲圖