組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應用

摘要：介紹了ACR330ELH電力質量分析儀表在智能配電監(jiān)控系統(tǒng)中的實際應用，詳述了該系列儀表的功能及技術指標，并給出了系統(tǒng)結構、軟件實現(xiàn)及系統(tǒng)功能。

關鍵詞：ACREL-2000，導軌式安裝，ADL電能表，RS485通訊，電能管理,電力監(jiān)控

0前言目前，供配電產業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用,全國各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的急劇增加，對供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、實時性、易用性、兼容性及縮小故障影響范圍提出了更高的要求。安科瑞的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據采集、開關狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以為企業(yè)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數(shù)據庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower、“軟”控制策略軟件AcrStrategy、通信網關服務器AcrFieldComm、OPC產品、Web門戶工具等，可以廣泛的應用于企業(yè)信息化、DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)。1.系統(tǒng)結構Acrel-2000系列電力監(jiān)控系統(tǒng)是基于10kV及以下變配電系統(tǒng)的監(jiān)測與管理，該系統(tǒng)（簡稱Acrel-2000型系統(tǒng)）由管理層（站控層）、通訊層（中間層）、間隔層（現(xiàn)場監(jiān)控層）三部分組成，見下圖。n管理層由高性能的工業(yè)控制計算機、顯示器、打印機、UPS不間斷電源、GPS時間對時器、聲光報警設備等組成，主要作用是把通訊層采集到現(xiàn)場設備的數(shù)據通過ACRHMI人機對話界面的方式顯示給用戶，同時發(fā)送命令給間隔層設備。它也是系統(tǒng)與運行管理人之間的對話接口。n通信層位于管理層與間隔層中間，采用現(xiàn)場管理機（前置處理機或光纖環(huán)網交換機或通信服務器或以太網關）等作為通信層。主要作用將多種裝置和設備通過現(xiàn)場總線技術，有機地結合起來，并且在測控網上實現(xiàn)信息交換和資源共享，它具有強大的通信和數(shù)據處理能力。實現(xiàn)“上傳下達”的作用。n間隔層安裝微機保護測控裝置、綜合電力監(jiān)控儀表、開關量采集模塊、模擬量采集模塊、繼電器輸出模塊、脈沖采集模塊等。采用最先進地高精度交流采樣技術通過RS485通信接口上傳到通信層。實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據采集和就地顯示功能及通信命令地實施。間隔層是整個Acrel-2000型系統(tǒng)的最關鍵部分，它既是分散控制的核心，也是保證管理層得到正確數(shù)據的源頭。本系統(tǒng)對于高低壓二次設備的配置都高于或符合國家的標準。

2.功能介紹Acrel2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件在電力行業(yè)已得到了廣泛的應用，功能強大，主要包括有：

2.1友好的人機交互界面（HMI）標準的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。

2.2用戶管理本軟件可對不同級別的用戶賦以不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。

2.3數(shù)據采集處理Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設備的各電參量及開關量狀態(tài)(包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、電能、溫度、開關位置、設備運行狀態(tài)等)，將采集到的數(shù)據或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要的信息量進行數(shù)據庫存儲。

2.4趨勢曲線分析系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的運行負荷狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網絡進行質量分析。

2.5報表管理系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計?？勺詣由筛鞣N類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設置；系統(tǒng)設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。

2.6事件記錄和故障報警系統(tǒng)對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發(fā)生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運動設備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。

2.7五遙功能Acrel-2000型系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)常規(guī)的“遙信”、“遙控”、“遙測”、“遙調”功能外，還可以實現(xiàn)“遙設”功能。n遙信：實時對開關地運行狀態(tài)，保護工作等開關量進行監(jiān)視。計算機實時顯示和自動報警。n遙控：通過計算機屏幕選擇相應的站號，開關號，合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關狀態(tài)反饋出來，確認后執(zhí)行，實時記錄操作時間、類型合開關號等。n遙測：通過計算機實時對系統(tǒng)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、超限報警、頻率進行不斷地采集、分析、處理、記錄、顯示曲線，棒圖，自動生成報表。n遙調：用于有載變壓器的調壓升/降。n遙設：用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字；以及調整各種儀表的工作狀態(tài)。

3.系統(tǒng)性能指標Acrel-2000型系統(tǒng)性能指標見下表序號內容指標序號內容指標1事件記錄正確率≥99.9％8事故時遙信變位傳送時間≤1S2遙信正確率100％9事故推畫面時間2S3遙控正確率100％10遙信變位1S4遙調正確率100％11遙控過程完成3S5遙測正確率≥99.9％12模擬量測量綜合誤差0.5%6重要遙測更新周期2S13電網頻率測量誤差0.01Hz7一般遙測更新周期3S4.軟件界面

4.135kv變電站的主接線圖畫面

4.2電壓、電流波形計數(shù)值顯示界面，以及棒圖、餅圖的顯示。

4.3對某個用電單位的不同用電設備進行實時的報表查詢和顯示，并可以打印輸出

4.4可實現(xiàn)定值管理功能，斷路器分合閘顯示，電參數(shù)顯示，以及保護功能。

4.5遙信遙控功能

4.6遙控界面：符合電力系統(tǒng)規(guī)范，要求輸入密碼，且有監(jiān)護人在才能完成

4.7報警/遙控自動彈出報警工具條！

5．中壓保護裝置安科瑞公司的M系列可編程型微機保護測控裝置，采用大容量、資源冗余設計，適用于35kv及以下的電壓等級電網的保護、控制、測量和監(jiān)視，可配置為線路、電容器、電動機、進線互投（貫通線備投）等不同回路提供保護功能的數(shù)字微機繼電保護控制裝置。它可用于不同的主接線方式，如單母線、雙母線及多母線接線等方式，也支持不同類型的電網，如中性點不接地系統(tǒng)、經消弧線圈接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)。應用行業(yè)：廣泛應用于電力、化工、國防、建材、市政、學校、醫(yī)院、建筑、交通、冶金等行業(yè)。

5.1M系列中壓保護裝置特點n高可靠性設計本產品全部采用工業(yè)級元器件，所有與外界的連接都做了充分的電氣隔離，內置抗雷擊保護電路和電源濾波器。專業(yè)的EMC設計，對裝置輸入電源、模擬和數(shù)字電源進行實時的監(jiān)測，保證了其運行的可靠性。強大的邏輯可編程通過邏輯元件的組合，同一臺裝置可設計成為實現(xiàn)不同保護功能的綜合保護裝置。n靈活方便的接線方式其輸入的交流電壓可接相電壓、線電壓、零序電壓或是不平衡電壓，適應各種PT接線方式。n高精度的測量和計量保護CT和測量CT分開輸入，保證了測量精度和高可靠性要求。采用頻率跟蹤技術，實時的檢測系統(tǒng)的頻率變化，實時的調整數(shù)據的采樣時間間隔，能保證在基頻偏離工頻50Hz很大的情況下準確計算出當時系統(tǒng)的基頻分量，諧波分量和零序分量。n故障錄波在每個采樣點對所有交流輸入量、狀態(tài)量、開出量和保護模塊進行實時的采集并記錄。n保護定值切換可通過面板和通訊方式進行切換，組別切換功能使其快速的方便的適應多種運行方式。n通訊功能以太網通訊規(guī)約：Modbus；TCP/IP。不同的通訊口可設不同的通訊規(guī)約，可以同時運行。n斷電保持功能間隙中斷條件下，100ms內電源失電，裝置不失電。電源失電50ms后，裝置產生失電SOE，并保存重要數(shù)據。

5.2M系列中壓繼電保護裝置保護功能相瞬時速斷電流保護；相限時速斷電流保護；相過電流保護；相反時限過流保護；零序定時限一段、二段保護；過電壓告警；過電壓跳閘；三相一次重合閘；合閘后加速；控制回路斷線告警；非電量保護；PT斷線告警；負序定時限過流一段；負序定時限過流二段；堵轉保護；啟動時間過長保護；過熱告警保護；過熱跳閘保護；零序過壓保護；不平衡電壓、電流保護；低電壓保護；失壓重啟動保護。

5.3M系列中壓繼電保護裝置型號及保護功能一覽表M5系列中壓繼電保護裝置型號及功能表：型號主要功能M5-F相定時限過流保護一段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控制回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、低電壓保護(失壓保護)、CT斷線、斷路器遙控分合、三相多次重合閘、重合閘后加速、頻率保護、低周減載〔無壓、無流、滑差閉鎖)M5-M相定時限過流保護一段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控制回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、堵轉保護、負序過流保護(兩段、反時限)、電機啟動時間過長保護、電機過熱保護、電機低電流保護、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合M5-B相定時限過流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、控制回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、CT斷線、斷路器遙控分合、重合閘后加速、進線、母聯(lián)備自投M5-C相定時限過流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、不平衡電壓、控制回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、零序過壓保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合M5-T相定時限過流保護二段(可選復合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護三段、相定時限過流保護四段、相反時限過流保護、IO1過流保護(兩段、反時限)、IO2過流保護(兩段、反時限)、控制回路異常告警、PT斷線、斷路器失靈告警、零序過壓保護、過負荷啟動冷風、閉鎖有載調壓、輕瓦斯告警、重瓦斯跳閘、壓力釋放、溫度保護、低電壓保護(失壓保護)、過電壓保護、CT斷線、斷路器遙控分合M4系列中壓繼電保護裝置功能表：型號主要功能M4-F相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、三相一次重合閘、合閘后加速、控制回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、零序過壓保護M4-M相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控制回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、負序定時限過流一段、負序定時限過流二段、堵轉保護、啟動時間過長保護、過熱告警保護、過熱跳閘保護、不平衡電流保護、低電壓保護、失壓重啟動M4-C相限時速斷電流保護、、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控制回路斷線告警、PT斷線告警、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、低電壓保護M4-I相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、控制回路斷線告警、PT斷線告警、過電壓告警、進線互投/貫通線備投M4-U過電壓告警、PT斷線告警、低電壓保護M3系列中壓繼電保護裝置功能表：型號主要功能M3-F相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、三相一次重合閘、合閘后加速、控制回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、零序過壓保護M3-C相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控制回路斷線告警、PT斷線告警、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、低電壓保護M3-M相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相反時限過流保護、過電壓告警、過電壓跳閘、控制回路斷線告警、非電量保護、PT斷線告警、負序定時限過流一段、負序定時限過流二段、堵轉保護、啟動時間過長保護、過熱告警保護、過熱跳閘保護M3-I相瞬時速斷電流保護、相限時速斷電流保護、相過電流保護、相反時限過流保護、零序定時限一段保護、零序定時限二段保護、控制回路斷線告警、PT斷線告警M3-UPT斷線告警、過電壓告警、低電壓保護

6.低壓部分常用裝置對于0.4KV的低壓系統(tǒng)常選用ACR系列網絡電力儀表、ARD3電動機保護器，ARC系列電容器補償裝置等。

6.10.4kv低壓進線端常裝設ACR330ELH網絡電力儀表。該裝置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz測量；四象限電能計量、復費率電能累計、THDu、THDi、CF(電壓波峰系數(shù))、THFF(電話波形因子)、電流K系數(shù)、電壓電流正/負零序分量、2-21次各次諧波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD顯示。

6.2低壓功率因數(shù)補償回路選用ARC-12/J-C型功率因數(shù)自動補償控制儀。該裝置具有功能：可以控制6～12組電容器的自動/手動投切，過壓保護、欠流鎖定、過諧停切、12DI輸入、Pt100溫度檢測控制柜內溫度等功能。

6.3一般0.4kV三相出線選用ACR220EL網絡電力儀表。具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。

6.4低壓馬達回路選用ARD系列電動機保護器。標配功能：過載保護、欠載保護、斷相保護、不平衡保護、阻塞保護、堵轉保護、起動超時保護、外部故障保護、各種啟動方式。選配功能：接地/漏電保護、模擬量（4～20mA）輸出、電壓功能、溫度保護、分體顯示面板。

6.5在0.4kV三相出線中，為了節(jié)省費用，現(xiàn)場測量設備可選AMC16系列多回路監(jiān)控裝置，可以用來替代三臺ACR220EL網絡電力儀表。該裝置具有功能：同一母線下的三相I、kW、kWh測量、18路DI、1路DO，RS485/Modbus。

6.60.4kV單相出線可選用1臺ACR10E網絡電力儀表。具有功能：單相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ測量、RS485/Modbus。還具有2DI/2DO，兩路4-20mA輸出功能。6.7在0.4kV出線回路中，為了節(jié)省費用，也可選用ARTU四遙單元。1臺ARTU-K32采集32路開關量，1臺ARTU-J16完成16路繼電器輸出，1臺ARTU-P32完成32路脈沖采集，1臺ARTU-DM32完成直流4-20mA共32路模擬量采集。

參考文獻

1.上海安科瑞電氣股份有限公司.ACR330ELH電力質量分析儀表選型手冊.2009.62.任致程周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南.北京.中國電力出版社.2007.43.《變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)工程實例》黃陽，智能建筑電氣技術，2006年7月第5卷第3期。作者簡介：周中，男，漢族，學士，主要研究方向為電能分項管理研究。