淺談無(wú)人值守熱電站配電監測系統的應用

摘要：主要介紹集中供熱系統中無(wú)人值守熱力站低壓配電室自動(dòng)監測系統的設計。隨著(zhù)集中供熱系統的發(fā)展，集中供熱熱力站自動(dòng)化程度越來(lái)越高，但是無(wú)人值守熱力站的高低壓配電室的安全卻容易被忽略。低壓配電室的監測系統關(guān)系到無(wú)人值守熱力站各個(gè)生產(chǎn)現場(chǎng)配電設備和自動(dòng)化設備能否正常運轉。就集中供熱系統中無(wú)人值守熱力站低壓配電室動(dòng)力柜、變頻器、自控柜的自動(dòng)監測設計進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：配電室；監測系統；無(wú)人值守熱力站；自動(dòng)化設備

集中供熱發(fā)展到今天，整個(gè)熱網(wǎng)的自動(dòng)化監測程度越來(lái)越高。熱力站無(wú)人值守已經(jīng)在很多城市的集中供熱系統中得以實(shí)現，山西省太原市熱力公司東山分公司的無(wú)人值守熱力站現運行*依靠電力作為動(dòng)力來(lái)源，為此，配電系統的安全、穩定運行就顯得尤為重要。

但是，目公司的無(wú)人值守熱力站配電室環(huán)境較差，配電系統自動(dòng)化程度低、監測系統不完備、對設備運行情況掌握不及時(shí)等缺點(diǎn)尤為突出。以下就山西省太原市熱力公司東山分公司無(wú)人值守熱力站配電室監測系統的設計進(jìn)行闡述。

1無(wú)人值守熱力站低壓配電室基本情況

對山西省太原市熱力公司東山分公司而言，每個(gè)熱力站都設計有單獨的配電室，配電室內的重要設備如下：①低壓動(dòng)力配電柜。配電柜內設有照明空氣開(kāi)關(guān)、控制補水泵的空氣開(kāi)關(guān)及熱繼電器、自動(dòng)軟水器空氣開(kāi)關(guān)、循環(huán)泵變頻器空氣開(kāi)關(guān)、自控柜空氣開(kāi)關(guān)等各個(gè)用電設備的空氣開(kāi)關(guān)。②循環(huán)泵及補水泵變頻柜，內有控制補水泵及循環(huán)泵的變頻器。③自控柜，內有熱力站可編程觸摸屏控制器、UPS、視頻監控用的硬盤(pán)錄像機以及通訊設備等。自控柜內的設備負責無(wú)人值守熱力站所有一二次網(wǎng)溫度、壓力、流量、循環(huán)泵運行頻率的采集，以及電動(dòng)調節閥和補水泵的控制。

由上可知，配電室內的設備是保證整個(gè)無(wú)人值守熱力站運行、數據傳輸以及整個(gè)熱網(wǎng)平衡調節的重要中樞，因此，配電室的設備監測是非常重要的。

2無(wú)人值守熱力站低壓配電室運行情況

山西省太原市熱力公司東山分公司負責集中供熱的面積隨著(zhù)城市建筑物的增多而增大，熱力站的數量也出現井噴式增長(cháng)，熱力站由剛開(kāi)始的50余座增加至將近200座。2016年年底，除新建站外，所有的熱力站進(jìn)行了無(wú)人值守改造。在供暖季期進(jìn)行運行準備時(shí)，電工需要逐站手動(dòng)為各個(gè)設備上電，由于站點(diǎn)數量多，工作人員并沒(méi)有增加，造成工作效率低下。運行過(guò)程中容易出現以下2個(gè)問(wèn)題：①配電室設備在無(wú)人值守的情況下出現異常，例如變頻器溫度過(guò)高、電流偏大時(shí)，不能及時(shí)發(fā)現處理，極易對設備安全運行造成不良影響；②當設備出現故障而停機時(shí)，無(wú)人值守熱力站內沒(méi)有工作人員，無(wú)法及時(shí)判斷故障，造成維修人員準備不充分，需要反復往駐地去拿工具零件，延誤搶修時(shí)機。

3無(wú)人值守熱力站配電監測系統的設計

對于上述問(wèn)題，可以通過(guò)建立配電室在線(xiàn)監測數據平臺的方法解決。通過(guò)建立配電室內各個(gè)電氣設備的監測平臺，并加裝一些設備，將主要數據同無(wú)人值守站內數據一同發(fā)送到中控室，讓調度人員對站內設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。由于整個(gè)熱網(wǎng)無(wú)人值守系統已經(jīng)在站內擁有PLC（可編程邏輯控制器），在中控上位擁有組態(tài)軟件，因此我們只需在原有站內基礎上加裝模塊和傳感器，在中控室上位系統上通過(guò)改變畫(huà)面增加點(diǎn)位，就可以實(shí)現遠程監控，具體如下。

3.1在原有的自控柜內加裝PLC模塊

在各個(gè)無(wú)人值守熱力站內原有的自控柜內加裝PLC模塊，這樣不僅可以節省開(kāi)支，還可以將需要監測的數據一起傳輸回中控室，便于統一檢測，減少工程量。主要的數據采集和控制方法如下：①數據采集。需要采集的數據包括變壓器溫度、電機后軸溫度、母線(xiàn)相電壓、母線(xiàn)電流、熱繼電器通斷狀態(tài)、接觸器通斷狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變頻器頻率、變頻器電流、變頻器運行狀態(tài)、斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。②控制方法。通過(guò)PLC控制軟件預設設備正常、報警參數，并與實(shí)際采集參數進(jìn)行比對，如遇異常，立即報警、降頻、斷電、停機。

3.2對各個(gè)監測設備加裝傳感器

在配電室內對各個(gè)監測設備加裝傳感器，以滿(mǎn)足監測的需求。比如在變頻器上加裝溫度傳感器，以監測其運行的溫度是否正常；將柜內普通斷路器改裝成智能型萬(wàn)能斷路器，可以實(shí)現遠程可控開(kāi)關(guān)、線(xiàn)路故障自診斷、安全自動(dòng)斷電等。

3.3加裝濕度和溫度傳感器

在配電室內加裝濕度和溫度傳感器，用來(lái)監測配電室內的環(huán)境，以保證室內設備的正常運行。一旦出現異常，則可以在遠程監測中心實(shí)現報警。

3.4對相關(guān)設備進(jìn)行數據采集、啟?？刂频?/span>

對各個(gè)配電室內的高低壓配電柜、變頻器、自控柜、萬(wàn)能斷路器等設備進(jìn)行數據采集、啟?？刂?、異常報警，PLC可以將采集到的數據實(shí)時(shí)傳輸回中控室。同時(shí)，要在中控室監測系統內對畫(huà)面進(jìn)行修改，增加熱力站內配電室實(shí)時(shí)畫(huà)面監測，實(shí)現數據采集、故障報警遠程操作，這樣整個(gè)無(wú)人值守系統就加完善。數據根據信號類(lèi)型的不同，由PLC選用相應的輸入模塊采集，而后由輸出模塊實(shí)時(shí)控制。各站點(diǎn)PLC聯(lián)網(wǎng)組成上位機監控系統，形成對全網(wǎng)設備的綜合管理。無(wú)人值守熱力站配電監測系統結構如圖1所示。

圖1無(wú)人值守熱力站配電監測系統結構

4安科瑞Acrel-2000E/B配電室綜合監控系統介紹及選型

4.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

配電室綜合監控是整個(gè)電能管理系統中的一個(gè)重要環(huán)節。目，配電室一般都采取無(wú)人值守，定時(shí)巡查制度，這樣既浪費人力物力也無(wú)法做到對配電室的環(huán)境和安全實(shí)時(shí)監控。而配電室的環(huán)境穩定可靠對變壓器等設備的正常運行至關(guān)重要。

安科瑞電氣股份有限公司根據配電室實(shí)際情況，結合多年的變電站和配電室的運行管理經(jīng)驗，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監控系統，實(shí)現了智能開(kāi)關(guān)柜運行監控、高壓開(kāi)關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負載運行監控、母線(xiàn)測溫監測、電纜測溫監測、環(huán)境監測、有害氣體監測、安防監控、采暖通風(fēng)、門(mén)禁、燈光、風(fēng)機、除濕機、空調控制等功能。實(shí)現動(dòng)力環(huán)境各數據的檢測與設備控制，實(shí)現動(dòng)力環(huán)境化，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長(cháng)設備使用壽命，減少配電室粗放式管理導致成本過(guò)高，同時(shí)實(shí)現配電動(dòng)力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.2應用場(chǎng)所

變電所、配電室、機房、箱變。

4.3系統模塊

配電室綜合監控系統以智能控制為核心，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應用，實(shí)現配電室內環(huán)境的全天候狀態(tài)監視和智能控制。以網(wǎng)絡(luò )通信為核心，完成站端視頻、環(huán)境數據以及安全防范等數據的采集和監控。

系統把環(huán)境、視頻、通風(fēng)、照明、安全防范、消防、一次設備輔助監控等所有監控量在系統主界面上進(jìn)行一體化顯示和控制，避免各系統孤立顯示和控制。系統監控可提供視頻監控和圖表監控兩種監控模式。

4.4系統功能

4.4.1通信管理

安科瑞智能配電室綜合監控系統可以完成對整個(gè)配電室范圍內的通信設備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數據的實(shí)時(shí)監測。

4.4.2實(shí)時(shí)監測

安科瑞智能配電室綜合監控系統人機界面友好，能夠顯示配電室設備的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測配電室環(huán)境參數信息，如視頻、溫度、濕度、漏水/水浸、水位、有害氣體和電參量等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警等信息。

4.4.3數據查詢(xún)

在人機界面中，可以直接查看配電室個(gè)設備的運行數據。

4.4.4曲線(xiàn)查詢(xún)

在曲線(xiàn)查詢(xún)界面，可以直接查看遙測參量曲線(xiàn)，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線(xiàn)。

4.4.5運行報表

查詢(xún)配電室內設備的運行數據報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢(xún)報表等。

4.4.6實(shí)時(shí)告警

安科瑞智能配電室綜合監控系統具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電室溫度、濕度、有害氣體、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。告警如右圖所示：

4.4.7歷史事件查詢(xún)

安科瑞智能配電室綜合監控系統能夠對產(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢(xún)統計、事故分析。

4.4.8用戶(hù)權限管理

為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.4.9網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

安科瑞智能配電室綜合監控系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構?？稍诰€(xiàn)診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

4.4.10遙控操作

安科瑞智能配電室綜合監控系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

4.5 Acrel-2000E/B配電室綜合監控選型配置表

5無(wú)人值守熱力站配電室實(shí)時(shí)監測的意義

無(wú)人值守熱力站配電室實(shí)時(shí)監測意義有：①降低工作人員的工作強度，可以對配電室內的設備進(jìn)行遠程分合閘，減少熱力站巡查人員的工作量，節約生產(chǎn)運行成本。②實(shí)時(shí)監測配電系統運行情況，能夠快速判斷出配電室設備異常，并對異常情況及時(shí)進(jìn)行有針對性的處理。③借助于監測系統的判斷，調度可以及時(shí)派出專(zhuān)業(yè)性維修人員，不再*依賴(lài)熱力站巡查人員口述，耽誤判斷具體問(wèn)題。④一旦站內設備或站內環(huán)境出現險情，可以實(shí)現遠程自動(dòng)斷電，將熱力站損失降低。⑤通過(guò)設計此監測系統，可以對配電室內設備參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、事故異常報警、統計報表的整理和打印，便于分析故障。采用配電室監控系統，可以保障配電室的正常運行，為整個(gè)熱力站的安全、穩定運行提供了保障。

參考文獻

• 李善化.集中供熱設計手冊［M］.北京：中國電力出版社，1996.
• 聶夏洪.無(wú)人值守熱力站配電監測系統的設計方案.
• 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監控系統.2020.04月版
• 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06月版.