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浅谈无人值守热电站配电监测系统的应用

2020-09-01

摘要:主要介绍集中供热系统中无人值守热力站低压配电室自动监测系统的设计。随着集中供热系统的发展,集中供热热力站自动化程度越来越高,但是无人值守热力站的高低压配电室的安全却容易被忽略。低压配电室的监测系统关系到无人值守热力站各个生产现场配电设备和自动化设备能否正常运转。就集中供热系统中无人值守热力站低压配电室动力柜、变频器、自控柜的自动监测设计进行介绍。

关键词:配电室;监测系统;无人值守热力站;自动化设备

 

集中供热发展到今天,整个热网的自动化监测程度越来越高。热力站无人值守已经在很多城市的集中供热系统中得以实现,山西省太原市热力公司东山分公司的无人值守热力站现运行完全依靠电力作为动力来源,为此,配电系统的安全、稳定运行就显得尤为重要。

但是,目前公司的无人值守热力站配电室环境较差,配电系统自动化程度低、监测系统不完备、对设备运行情况掌握不及时等缺点尤为突出。以下就山西省太原市热力公司东山分公司无人值守热力站配电室监测系统的设计进行阐述。

 

1无人值守热力站低压配电室基本情况

对山西省太原市热力公司东山分公司而言,每个热力站都设计有单独的配电室,配电室内的重要设备如下:①低压动力配电柜。配电柜内设有照明空气开关、控制补水泵的空气开关及热继电器、自动软水器空气开关、循环泵变频器空气开关、自控柜空气开关等各个用电设备的空气开关。②循环泵及补水泵变频柜,内有控制补水泵及循环泵的变频器。③自控柜,内有热力站可编程触摸屏控制器、UPS、视频监控用的硬盘录像机以及通讯设备等。自控柜内的设备负责无人值守热力站所有一二次网温度、压力、流量、循环泵运行频率的采集,以及电动调节阀和补水泵的控制。

由上可知,配电室内的设备是保证整个无人值守热力站运行、数据传输以及整个热网平衡调节的重要中枢,因此,配电室的设备监测是非常重要的。

 

2无人值守热力站低压配电室运行情况

山西省太原市热力公司东山分公司负责集中供热的面积随着城市建筑物的增多而增大,热力站的数量也出现井喷式增长,热力站由刚开始的50余座增加至将近200座。2016年年底,除新建站外,所有的热力站进行了无人值守改造。在供暖季前期进行运行准备时,电工需要逐站手动为各个设备上电,由于站点数量多,工作人员并没有增加,造成工作效率低下。运行过程中容易出现以下2个问题:①配电室设备在无人值守的情况下出现异常,例如变频器温度过高、电流偏大时,不能及时发现处理,极易对设备安全运行造成不良影响;②当设备出现故障而停机时,无人值守热力站内没有工作人员,无法及时判断故障,造成维修人员准备不充分,需要反复前往驻地去拿工具零件,延误抢修时机。

 

3无人值守热力站配电监测系统的设计

对于上述问题,可以通过建立配电室在线监测数据平台的方法解决。通过建立配电室内各个电气设备的监测平台,并加装一些设备,将主要数据同无人值守站内数据一同发送到中控室,让调度人员对站内设备进行实时监控。由于整个热网无人值守系统已经在站内拥有PLC(可编程逻辑控制器),在中控上位拥有组态软件,因此我们只需在原有站内基础上加装模块和传感器,在中控室上位系统上通过改变画面增加点位,就可以实现远程监控,具体如下。

3.1在原有的自控柜内加装PLC模块

在各个无人值守热力站内原有的自控柜内加装PLC模块,这样不仅可以节省开支,还可以将需要监测的数据一起传输回中控室,便于统一检测,减少工程量。主要的数据采集和控制方法如下:①数据采集。需要采集的数据包括变压器温度、电机前后轴温度、母线相电压、母线电流、热继电器通断状态、接触器通断状态、开关状态、变频器频率、变频器电流、变频器运行状态、断路器开关状态。②控制方法。通过PLC控制软件预设设备正常、报警参数,并与实际采集参数进行比对,如遇异常,立即报警、降频、断电、停机。

3.2对各个监测设备加装传感器

在配电室内对各个监测设备加装传感器,以满足监测的需求。比如在变频器上加装温度传感器,以监测其运行的温度是否正常;将柜内普通断路器改装成智能型万能断路器,可以实现远程可控开关、线路故障自诊断、安全自动断电等。

3.3加装湿度和温度传感器

在配电室内加装湿度和温度传感器,用来监测配电室内的环境,以保证室内设备的正常运行。一旦出现异常,则可以在远程监测中心实现报警。

3.4对相关设备进行数据采集、启停控制等

对各个配电室内的高低压配电柜、变频器、自控柜、万能断路器等设备进行数据采集、启停控制、异常报警,PLC可以将采集到的数据实时传输回中控室。同时,要在中控室监测系统内对画面进行修改,增加热力站内配电室实时画面监测,实现数据采集、故障报警远程操作,这样整个无人值守系统就更加完善。数据根据信号类型的不同,由PLC选用相应的输入模块采集,而后由输出模块实时控制。各站点PLC联网组成上位机监控系统,形成对全网设备的综合管理。无人值守热力站配电监测系统结构如图1所示。

 

图1无人值守热力站配电监测系统结构

 

4安科瑞Acrel-2000E/B配电室综合监控系统介绍及选型

4.1产品简介

配电室综合监控是整个电能管理系统中的一个重要环节。目前,配电室一般都采取无人值守,定时巡查制度,这样既浪费人力物力也无法做到对配电室的环境和安全实时监控。而配电室的环境稳定可靠对变压器等设备的正常运行至关重要。

安科瑞电气股份有限公司根据配电室实际情况,结合多年的变电站和配电室的运行管理经验,自主研发了安科瑞配电室综合监控系统,实现了智能开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、电流电压等负载运行监控、母线测温监测、电缆测温监测、环境监测、有害气体监测、安防监控、采暖通风、门禁、灯光、风机、除湿机、空调控制等功能。实现动力环境各数据的检测与设备控制,实现动力环境优化,避免运行环境的失控导致配电设备运行故障,保证维护人员安全,延长设备使用寿命,减少配电室粗放式管理导致成本过高,同时实现配电动力环境的分布式远程管理。

4.2应用场所

变电所、配电室、机房、箱变。

 

4.3系统模块

配电室综合监控系统以智能控制为核心,通过物联网技术的集成应用,实现配电室内环境的全天候状态监视和智能控制。以网络通信为核心,完成站端视频、环境数据以及安全防范等数据的采集和监控。

 

系统把环境、视频、通风、照明、安全防范、消防、一次设备辅助监控等所有监控量在系统主界面上进行一体化显示和控制,避免各系统孤立显示和控制。系统监控可提供视频监控和图表监控两种监控模式。

 

4.4系统功能

4.4.1通信管理

安科瑞智能配电室综合监控系统可以完成对整个配电室范围内的通信设备进行管理、添加、删除、控制和数据的实时监测。

 

4.4.2实时监测

安科瑞智能配电室综合监控系统人机界面友好,能够显示配电室设备的运行状态,实时监测配电室环境参数信息,如视频、温度、湿度、漏水/水浸、水位、有害气体和电参量等。实时显示有关故障、告警等信息。

 

4.4.3数据查询

在人机界面中,可以直接查看配电室个设备的运行数据。

 

4.4.4曲线查询

在曲线查询界面,可以直接查看遥测参量曲线,包括温度、湿度、水位、有害气体、电压、电流等曲线。

 

4.4.5运行报表

查询配电室内设备的运行数据报表,包括日报表、月报表、年报表和查询报表等。

 

4.4.6实时告警

安科瑞智能配电室综合监控系统具有实时告警功能,系统能够对配电室温度、湿度、有害气体、设备故障或通信故障等事件发出告警。告警如右图所示:

 

4.4.7历史事件查询

安科瑞智能配电室综合监控系统能够对产生的所有事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和进行历史追溯、查询统计、事故分析。

 

4.4.8用户权限管理

为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

 

4.4.9网络拓扑图

安科瑞智能配电室综合监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态,能够完整的显示整个系统网络结构。可在线诊断设备通信状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

4.4.10遥控操作

安科瑞智能配电室综合监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。

4.5 Acrel-2000E/B配电室综合监控选型配置表

序号

名称

型号及主要参数

单位

数量

1

壁挂箱/组屏

 

 

 

1.1

智能监控系统屏

2260*800*600mm

1

1.2

综合监控主机(12"触摸屏)

TPC6000-A122-T-4G-HDD1T

1

1.3

Acrel-2000E/B软件

Acrel-2000E/B配电室综合监控软件

 

1

1.4

显示器

TPC190-M210-AKR,嵌入式安装

1

1.5

网络交换机

TP-LINK8口

1

1.6

ARTU四遥单元

ARTU-KJ8辅助电源220V

1

1.7

Acrel-2000E/B机箱

480*420*200mm

1

1.8

串口转换隔离器

AF232TO485

1

1.9

开关电源

KDYA-DG30-24

1

1.10

开关电源

NDR-75-12

1

2

环境设备

 

 

 

2.1

SF6+O2气体探测器

JC-DL/1-02DC12VRS485
SC-304/01-03

1

2.2

烟雾传感器

BRJ-307

4

2.3

水浸探测器

RS-SJ-NO1R01-2

1

RS-SJ-*-2(配套使用的水浸绳)

1

2.4

温湿度传感器

RS-WS-N01-8

1

3

视频设备

 

 

 

3.1

网络高清球机

CS-C6TC-32WFR,一个以太网口;Wi-Fi;萤石云私有协议,200w像素1/3,DC5V±10%

6

3.2

网络高清枪机

DS-2CD2T25-I3DC12V

1

3.3

硬盘录像机

DS-7808NB-K1,8路,无硬盘

1

3.4

硬盘

4TB256MB5400RPM

1

4

安防设备

 

 

 

4.1

红外微波双鉴探测器

RS-HW-NO1DC12VRS485

 

4

4.2

门禁

单门(门禁、电源、出门开关、磁力锁、支架)

1

5

联动控制设备

 

 

 

5.1

红外空调控制器

RS-KTC-N01

1

5.2

声光报警器

TGSG-110AC220V

1

5.3

风机

T35-IT-3.15轴流风机,风量1800(20-30平方米空间)

1

 

5无人值守热力站配电室实时监测的意义

无人值守热力站配电室实时监测意义有:①降低工作人员的工作强度,可以对配电室内的设备进行远程分合闸,减少热力站巡查人员的工作量,节约生产运行成本。②实时监测配电系统运行情况,能够快速判断出配电室设备异常,并对异常情况及时进行有针对性的处理。③借助于监测系统的判断,调度可以及时派出专业性维修人员,不再完全依赖热力站巡查人员口述,耽误判断具体问题。④一旦站内设备或站内环境出现险情,可以实现远程自动断电,将热力站损失降低。⑤通过设计此监测系统,可以对配电室内设备参数进行实时监测、事故异常报警、统计报表的整理和打印,便于分析故障。采用配电室监控系统,可以保障配电室的正常运行,为整个热力站的安全、稳定运行提供了保障。

 

 

参考文献

  • 李善化.集中供热设计手册[M].北京:中国电力出版社,1996.
  • 聂夏洪.无人值守热力站配电监测系统的设计方案.
  • 安科瑞Acrel-2000EB配电室综合监控系统.2020.04月版
  • 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06月版.

 

 

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