ACREL-3000在武汉重型机床集团配电系统中的应用

荣司词¹
1. 上海安科瑞电气股份有限公司，上海 201801

摘    要：为提电力监控系统的可靠性，对于武汉重型机床集团电力监控系统提出了光纤组网的方式：把仪表、组态软件与网络设备连接起来。该系统将硬件电路组装在开关柜中，通过组态软件开发设计监控软件，显示系统的配置及各种电气参数，实现配电室数据采集、监控和管理。整个系统集成度高，能满足武汉重型机械厂电力监控系统分散化、网络化、智能化的要求。
关键词：仪表；组态软件；网络设备；光纤组网

0　 概述
　　目前，供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用,全国各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。
　　安科瑞的Acrel-3000型电力监控系统软件借助了计算机、通讯设备、计量保护装置等，为系统的实时数据采集、开关状态检测及远程控制提供了基础平台。 该电力监控系统可以为武汉重型机床集团提供“监控一体化”的整体解决方案，主要包括实时历史数据库AcrSpace、工业自动化组态软件AcrControl、电力自动化软件AcrNetPower等。
　　武汉重型机床集团有限公司(原武汉重型机床厂，简称武重)是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全的大型骨干企业。重型机床产品全部实现数控化。大部分产品达到国际九十年代水平，超重型数控立式车床、超重型卧式车床、超重型数控龙门移动镗铣床达到当代国际先进水平。也是世界唯一能生产多品种超重型机床产品的厂家。
　　上海安科瑞电气股份有限公司承接武汉重型机床集团远程自动抄表系统项目的设计与实施。采用Acrel-3000型电力监控系统， 本监控系统的监控范围：威泰立车公司、数控镗床公司、数控铣床公司、武汉善福公司、武重铸锻公司、大件加工厂、中小件加工厂、办公大楼8个单位13个配电室的电力仪表。
　　按照武汉重型机床集团的实际需求和智能元器件的功能，完成系统的设计，主要功能为：一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录，系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；系统负荷、谐波的实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能，实际细化功能卖方可以根据买方的使用习惯和需求做可行性修改。
　　整个系统采用网络分布式结构，监控主机位于10KV监控室内，系统采用开放的通讯协议，通过现场总线连接到通讯服务器MOXA NPort5430 .13个配电室通过光纤组网与低压配电系统等相连，实现数据通讯功能。

1　 系统的结构   
　　本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：

　　间隔层主要的设备为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
　　中间层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
　　站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、音响等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
　　以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输。

2　 系统的主要功能
2.1  数据采集与处理
　　数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度Ep、远程设备运行状态等数据。
　　数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
2.2  人机交互
　　系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；报警记录显示等。

2.3  故障报警及事故追忆
　　在配电系统发生运行故障时，会及时发出声报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间地点，以被用户查询，追忆故障原因。

2.4  数据库建立与查询
　　主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。
2.5  电能成本管理
　　自动进行日、月、年的电能统计，可以进行尖、峰、平、谷时段设定，实现具有电能分时计费功能，同时生成日、月、年报表，电流曲线图等。

2.6  用户权限管理
　　可根据买方要求添加和删除软件的用户数量和设置用户的权限。针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。
2.7  仪表介绍
2.7.1  低压进线端装ACR330ELH网络电力仪表。
　　该装置具有功能：三相I、U、kW、kVar、kVA、kWh、kVarh、cosφ，Hz测量；四象限电能计量、复费率电能累计、THDu、THDi、CF(电压波峰系数)、THFF(电话波形因子)、电流K系数、电压电流正/负零序分量、2-21次各次谐波含量；2DI/2DO、RS485/Modbus、LCD显示。

2.7.2  低压功率因数补偿回路ARC-12/J-C型功率因数自动补偿控制仪。
　　该装置具有功能：可以控制6～12组电容器的自动/手动投切，过压保护、欠流锁定、12DI输入、Pt100温度检测控制柜内温度等功能。

2.7.3  其它回路ACR220EL网络电力仪表。
　　具有功能：三相I、U、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ测量、RS485/Modbus。还具有2DI/2DO，两路4-20mA输出功能。

3　 结束语
　　过去在各配电室的监控系统都是“各自为政”，各类通讯协议的系统无法实现数据共享。这不符合电气值班人员精简和系统集中监控的发展。武汉重型机床集团建立了各配电室之间的光纤网络连接，集中于一个监控室。通过集中监控微机的软件，读取各配电室仪表的信息量，实现监控机对全厂电力系统的集中监控。可以了解到全厂电力系统状况，这对电力系统事故状态下的调度指挥也很有益处。
　　经过科学的设计、安装和调试，整套系统达到了预期的功能。通过监控系统实现了控制各种仪表；实现对配电室数据采集、监控和管理；同时具备报警处理等功能。友好的界面操作系统和简易的操作，使系统更具有人性化。而且，本系统将硬件设备组装在自行设计的通用开关柜中，实现集中管理，同时也便于系统的维护与更换，提高产品的模块化、标准化、层次化，便于系统的扩展。采用组态软件，减少了电力设备状态监视对人力依赖，降低了人力的成本，提高了经济效益。为电力系统的生产运行和管理提供了科学、准确的依据。

参考文献
[1] 任致程、周中编著  电力电测数字仪表原理与应用指南 中国电力出版社 2007.4
[2] 周中    安科瑞电力监控组态软件在配电系统中的应用
[3] 冯国华 监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001.
[4] 吴爱国 工业以太网的发展现状[J].信息与控制，2003，32(5):458-461.