組態(tài)軟件在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：ACREL-2000，導(dǎo)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展及可靠性對國民經(jīng)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(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)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(shè)備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎(chǔ)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(jù)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(wǎng)關(guān)服務(wù)器AcrFieldComm、OPC產(chǎn)品、Web門戶工具等，可以廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)備等組成，主要作用是把通訊層采集到現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)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(shè)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(wǎng)交換機或通信服務(wù)器或以太網(wǎng)關(guān)）等作為通信層。主要作用將多種裝置和設(shè)備通過現(xiàn)場總線技術(shù)，有機地結(jié)合起來，并且在測控網(wǎng)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(jù)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(guān)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(shù)通過RS485通信接口上傳到通信層。實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(guān)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(jù)的源頭。本系統(tǒng)對于高低壓二次設(shè)備的配置都高于或符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。

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(yīng)用，功能強大，主要包括有：

2.1友好的人機交互界面（HMI）標(biāo)準(zhǔn)的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)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(quán)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(jù)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(shè)備的各電參量及開關(guān)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(guān)位置、設(shè)備運行狀態(tài)等)，將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)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(jù)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(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當(dāng)前的運行負荷狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)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(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。

2.5報表管理系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計。可自動生成各種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(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復(fù)費率的時段及費率的設(shè)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(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計還可根據(jù)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(guān)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(dāng)前值班人員事件是否確認等信息，對開關(guān)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(shè)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(diào)”功能外，還可以實現(xiàn)“遙設(shè)”功能。n遙信：實時對開關(guān)地運行狀態(tài)，保護工作等開關(guān)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(yīng)的站號，開關(guān)號，合/分閘等信息，并在屏幕上將選擇的開關(guān)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(guān)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(diào)：用于有載變壓器的調(diào)壓升/降。n遙設(shè)：用于遠方修改分散繼電保護裝置的定值、控制字；以及調(diào)整各種儀表的工作狀態(tài)。

3.系統(tǒng)性能指標(biāo)Acrel-2000型系統(tǒng)性能指標(biāo)見下表序號內(nèi)容指標(biāo)序號內(nèi)容指標(biāo)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(diào)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(wǎng)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(shè)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(shè)計，適用于35kv及以下的電壓等級電網(wǎng)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(wǎng)，如中性點不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和小電阻接地系統(tǒng)。應(yīng)用行業(yè)：廣泛應(yīng)用于電力、化工、國防、建材、市政、學(xué)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(shè)計本產(chǎn)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(nèi)置抗雷擊保護電路和電源濾波器。專業(yè)的EMC設(shè)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(shè)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(yīng)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(shù)，實時的檢測系統(tǒng)的頻率變化，實時的調(diào)整數(shù)據(jù)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(zhǔn)確計算出當(dāng)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(yīng)多種運行方式。n通訊功能以太網(wǎng)通訊規(guī)約：Modbus；TCP/IP。不同的通訊口可設(shè)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(nèi)電源失電，裝置不失電。電源失電50ms后，裝置產(chǎn)生失電SOE，并保存重要數(shù)據(jù)。

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(zhuǎn)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(fù)合電壓閉鎖、方向閉鎖)、相定時限過流保護二段(可選復(fù)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(fù)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(zhuǎn)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(fù)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(fù)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(fù)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(fēng)、閉鎖有載調(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)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(shè)ACR330ELH網(wǎng)絡(luò)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(fù)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(nèi)溫度等功能。

6.3一般0.4kV三相出線選用ACR220EL網(wǎng)絡(luò)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(biāo)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(zhuǎn)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(shè)備可選AMC16系列多回路監(jiān)控裝置，可以用來替代三臺ACR220EL網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(guān)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(zhì)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(yīng)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(shù)，2006年7月第5卷第3期。作者簡介：周中，男，漢族，學(xué)士，主要研究方向為電能分項管理研究。