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浅谈电力监控系统及其设备布线在大型变配电系统中的应用

2020-09-01

摘要低压变配电系统包括大量的变压器、高压柜和低压柜,需要采集较多的数据,以实时检测各种设备的运行情况。论文以某大型电子厂房低压变配电系统中的设备运行状态监控和设备布线施工为研究对象,结合实际工作情况对监控系统和设备布线的设计和施工作出研究,以期为类似工程中大量设备监控和布线施工提供借鉴。

关键词变配电室 ;SCADA ;二次回路 ;电力监控

0 引言

某电子厂房一期工程建筑总面积为146 097m2,20kV 的变配电室分布在 6 个单体,包括位于 1 层、3 层和地下 1 层的变配电室,共 125 台变压器,791 台低压柜和 35 台高压柜。设备的正常运行需要多种控制信号及其相应的电源。由于设备布线电缆类型较多,现场施工时的作业面较大,给监控系统设备的安装与布线带来了一定难度。论文结合实际工作经验对监控系统和设备布线展开论述。

1 电力监控 SCADA 系统

整个低压变配电电力监控系统的监控室位于 F1 单体 2 层,其他各单体设置1 个电力监控子部分,图 1 为电力监控子部分系统示意图。

 

图 1 配电室部分监控系统子部分

低压变配电主要包括 7 个单体 :生产厂房 F1 单体支持区、2 楼 FMCS 监控室建立调度站、F1 单体 1 楼各终端变配电站、E1 单体终端变配电站、C1 单体终端变配电站、S2 单体终端变配电站进行实时监控系统和数据采集系统。在确保子站中各控制系统独立且安全监视运行的基础上,作为集中监控系统,应对目标范围内所有装置的过程参数实行监视和报警,同时应具备显示、控制、报警、报表、记录和管理等功能,以实现一体化的监控系统。

1.1 系统软件

SCADA 系统采用 GE 的 Proficy iFIX 软件,网络采用双星型结构并采用分层分布设计。整个监视中心分为 3 层,其中,下层为系统接口层,通过各种接口对各系统及设备的数据进采集,中间为 SCADA 监视层(中心控制室),由采集服务器与各子系统进行监视,同时将数据存储到历史数据库中。

1.2 系统配置

1.2.1 服务器室设备

历史数据服务器作为实时历史数据库平台,可在极高的速度下收集和建立文件,并发布大量的实时现场过程信息 :

①CPU 双 E5;

②内存为 32G ;

③硬盘为双硬盘,各 1T ;

④电源为双电源。

1.2.2 FMCS 中控室设备

FMCS 中控室设备有 :

①移动工作站,配置 2 台移动工作站,应用于现场测试 ;

②彩色打印机,打印机具备基本的网络共享功能,配属标准的以太网接口,可以被系统网络内的所有标准计算机识别。

1.2.3 子站设备

①数据采集服务器,采集现场数据,并将数据上传至监控中心,同时将数据存储到历史数据库中 ;

②备用服务器,数据采集备用设备;

③网关,具有冗余功能的 Mobdus网关 ;

交换机,子站网络设备,具备光/ 电网络接口,光口采用 1000Mbit/s,电

口采用 100Mbit/s ;

数字量输入模块,用于采集室内开关的状态信号。

1.3 现场敷设

SCADA 系 统 2 楼 FMCS 监控室至各单体配电室接线如图 2 所示。

 

图 2 2 楼 FMCS 监控室至各单体配电室接线示意图

FMCS 服务器位于 F1 单体 2 楼,1楼配电室安装通讯屏7面,其他5个单体,每个单体安装通讯屏 1 面,在其施工过程中需注意以下几点 :

计算机监控系统不设置单独的接地网,因此,接地线和变电站与接地网连接,系统的机箱、机柜以及电缆屏蔽层均应可靠接地  ;

配线应排列整齐且不得使端子排受力  ;

电缆芯线端子应套上有标记的数码管且字迹清楚,不宜脱色 ;

线缆使用剥线钳剥出线缆长度合适,使用压接钳压接时应牢固且可靠 ;

为确保供电的可靠性,监控屏(柜)采用集中 UPS 供电,交流电源电压在 85% ~ 110% 的额定范围内,谐波分量≤ 5% ;

柜体尺寸及颜色应满足业主要求,且监控系统中任何一个设备故障时,不得影响其他设备的正常运行。SCADA 通讯屏现场施工情况如图 3所示。

 

图 3 SCADA 通讯屏现场施工图

2 设备布线

设备布线包括由站用箱引至变压器、环网柜和低压柜的动力电源线,由上级高压柜引来的变压器或者环网柜的控制电缆,母联柜之间的联锁电缆等,各种线规格型号如表 1 所示。

 

线规格型号表一

所有电缆进入变压器柜内后,按规定穿过预留孔到达相应设备,动力电源线到进线柜端子后再引出 2 路,若变压器前端无环网柜,则直接引至变压器.线一路至环网柜,一路至变压器温控器,各馈线柜电源线由进线柜端子引出至各馈线柜电源端子。电源线引至变压器温控器端子后,由温控器引出电源分别于变压器内的风扇电源、照明电源、电磁锁电源和连锁开关电源等。当变压器与上级高压开关柜不在同一配电室或距离较远时,在变压器前端设置 1 台环网柜,以提高供电的可靠性。若变压器前端无环网柜,则上级高压柜控制电缆引至变压器温控器端子排,若变压器前端有环网柜,则上级高压柜控制电缆引至变压器温控器端子排,若变压器前有断路器开关的环网柜,则仅需变压器前端环网柜控制电缆引至变压器温控器端子排。

2.1 变压器布线

电源线、控制线和 SCADA 线从低压桥架由变压器预留孔引至变压器后,电源线从变压器与馈线柜预留孔接到馈线柜电源端子,控制线通过线槽敷设至变压器温控器接线端子,SCADA 线分别接着温控器和馈线柜端子,由馈线柜引至各低压柜。控制电缆为 7 芯电缆,分别与温控器超温跳闸、超温报警和连锁开关连接。电源端与照明、电风扇及电磁锁等连接,如图 4 中的 21、22、11、12、N 和 L 等端子。当变压器工作环境温度低于 80℃时电风扇关闭,超过 100℃时电风扇开启,环境温度超过 130℃时超温报警,超过 150时超温跳闸。现场接线情况如图 5 所示。

在变压器内部敷设时,使用线槽沿着变压器壳体敷设,线槽及线路绑扎应固定并在接头处留出余量,用防火泥封堵穿孔处,使风扇、变压器壳体及变压器本体的接地满足设计要求。

 

 

图 4 变压器温控器接线端子图

 

图 5 变压器温控器接线现场图

2.2 低压柜布线

成套低压柜进线主要包括电源线和SCADA 线,其配线应整齐、清晰和美观,引入柜内的电缆应排列整齐,编号清晰,避免交叉,并应牢牢固定,不得使端子排受力。线连接完成后需进行调试,调整整定值,确保反馈出的数据符合设计调试范围。

3安科瑞配电室环境监控系统的介绍与选型

3.1简介

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。

3.2系统功能

3.2.1 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。

3.2.2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。

3.2.3 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。

3.2.4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。

3.2.5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。

3.2.6实时告警

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:

3.2.7 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。

3.2.8 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。

3.2.9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。

3.2.10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。

3.3Acrel-2000E/B配电室环境监控系统推荐配置选型

序号

名称

型号及主要参数

单位

数量
组屏方案)

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-LINK 8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/1-02 DC12V RS485
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,DC 5V±10%

6

3.2

网络高清枪机

DS-2CD2T25-I3 DC12V

1

3.3

硬盘录像机

DS-7808NB-K1,8路,无硬盘

1

3.4

硬盘

4TB 256MB 5400RPM

1

4

安防设备

 

 

 

4.1

红外微波双鉴探测器

RS-HW-NO1 DC12V RS485

 

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-110 AC220V

1

5.3

风机

T35-IT-3.15轴流风机,风量1800(20-30平方米空间)

1

 

4 结语

通过对某大型电子厂房变配电室设备电力监控系统中所用软件、系统配置和施工相关情况以及现场设备电源线、控制线的接线原理和现场施工方法的论述,经现场试验和设备送电运行得出其现场设备运行情况良好,因此,该电子厂房电力监控系统和设备布线可以为类似的工程施工提供参考。

 

参考文献

[1] 张 铮 , 闫红漫 , 陆 融 . 电力监控系统跨平台的研究与实现 [J]. 电气应用 ,2008,18(27):65-68.

[2] 陈卫 大型变配电电力监控系统及其设备布线[J]. 电气工程智能化 ,2018,10

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配电室综合监控系统2020.04版

 

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