淺談電力監控系統及其設備布線(xiàn)在大型變配電系統中的應用

摘要：低壓變配電系統包括大量的變壓器、高壓柜和低壓柜，需要采集較多的數據，以實(shí)時(shí)檢測各種設備的運行情況。論文以某大型電子廠(chǎng)房低壓變配電系統中的設備運行狀態(tài)監控和設備布線(xiàn)施工為研究對象，結合實(shí)際工作情況對監控系統和設備布線(xiàn)的設計和施工作出研究，以期為類(lèi)似工程中大量設備監控和布線(xiàn)施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變配電室 ；SCADA ；二次回路 ；電力監控

0 引言

某電子廠(chǎng)房一期工程建筑總面積為146 097m2，20kV 的變配電室分布在 6 個(gè)單體，包括位于 1 層、3 層和地下 1 層的變配電室，共 125 臺變壓器，791 臺低壓柜和 35 臺高壓柜。設備的正常運行需要多種控制信號及其相應的電源。由于設備布線(xiàn)電纜類(lèi)型較多，現場(chǎng)施工時(shí)的作業(yè)面較大，給監控系統設備的安裝與布線(xiàn)帶來(lái)了一定難度。論文結合實(shí)際工作經(jīng)驗對監控系統和設備布線(xiàn)展開(kāi)論述。

1 電力監控 SCADA 系統

整個(gè)低壓變配電電力監控系統的監控室位于 F1 單體 2 層，其他各單體設置1 個(gè)電力監控子部分，圖 1 為電力監控子部分系統示意圖。

圖 1 配電室部分監控系統子部分

低壓變配電主要包括 7 個(gè)單體 ：生產(chǎn)廠(chǎng)房 F1 單體支持區、2 樓 FMCS 監控室建立調度站、F1 單體 1 樓各終端變配電站、E1 單體終端變配電站、C1 單體終端變配電站、S2 單體終端變配電站進(jìn)行實(shí)時(shí)監控系統和數據采集系統。在確保子站中各控制系統獨立且安全監視運行的基礎上，作為集中監控系統，應對目標范圍內所有裝置的過(guò)程參數實(shí)行監視和報警，同時(shí)應具備顯示、控制、報警、報表、記錄和管理等功能，以實(shí)現一體化的監控系統。

1.1 系統軟件

SCADA 系統采用 GE 的 Proficy iFIX 軟件，網(wǎng)絡(luò )采用雙星型結構并采用分層分布設計。整個(gè)監視中心分為 3 層，其中，下層為系統接口層，通過(guò)各種接口對各系統及設備的數據進(jìn)采集，中間為 SCADA 監視層（中心控制室），由采集服務(wù)器與各子系統進(jìn)行監視，同時(shí)將數據存儲到歷史數據庫中。

1.2 系統配置

1.2.1 服務(wù)器室設備

歷史數據服務(wù)器作為實(shí)時(shí)歷史數據庫平臺，可在*的速度下收集和建立文件，并發(fā)布大量的實(shí)時(shí)現場(chǎng)過(guò)程信息 ：

①CPU 雙 E5；

②內存為 32G ；

③硬盤(pán)為雙硬盤(pán)，各 1T ；

④電源為雙電源。

1.2.2 FMCS 中控室設備

FMCS 中控室設備有 ：

①移動(dòng)工作站，配置 2 臺移動(dòng)工作站，應用于現場(chǎng)測試 ；

②彩色打印機，打印機具備基本的網(wǎng)絡(luò )共享功能，配屬標準的以太網(wǎng)接口，可以被系統網(wǎng)絡(luò )內的所有標準計算機識別。

1.2.3 子站設備

①數據采集服務(wù)器，采集現場(chǎng)數據，并將數據上傳至監控中心，同時(shí)將數據存儲到歷史數據庫中 ；

②備用服務(wù)器，數據采集備用設備；

③網(wǎng)關(guān)，具有冗余功能的 Mobdus網(wǎng)關(guān) ；

④交換機，子站網(wǎng)絡(luò )設備，具備光/ 電網(wǎng)絡(luò )接口，光口采用 1000Mbit/s，電

口采用 100Mbit/s ；

⑤數字量輸入模塊，用于采集室內開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信號。

1.3 現場(chǎng)敷設

SCADA 系 統 2 樓 FMCS 監控室至各單體配電室接線(xiàn)如圖 2 所示。

圖 2 2 樓 FMCS 監控室至各單體配電室接線(xiàn)示意圖

FMCS 服務(wù)器位于 F1 單體 2 樓，1樓配電室安裝通訊屏7面，其他5個(gè)單體，每個(gè)單體安裝通訊屏 1 面，在其施工過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn) ：

①計算機監控系統不設置單獨的接地網(wǎng)，因此，接地線(xiàn)和變電站與接地網(wǎng)連接，系統的機箱、機柜以及電纜屏蔽層均應可靠接地  ；

②配線(xiàn)應排列整齊且不得使端子排受力  ；

③電纜芯線(xiàn)端子應套上有標記的數碼管且字跡清楚，不宜脫色 ；

④線(xiàn)纜使用剝線(xiàn)鉗剝出線(xiàn)纜長(cháng)度合適，使用壓接鉗壓接時(shí)應牢固且可靠 ；

⑤為確保供電的可靠性，監控屏（柜）采用集中 UPS 供電，交流電源電壓在 85% ～ 110% 的額定范圍內，諧波分量≤ 5% ；

⑥柜體尺寸及顏色應滿(mǎn)足業(yè)主要求，且監控系統中任何一個(gè)設備故障時(shí)，不得影響其他設備的正常運行。SCADA 通訊屏現場(chǎng)施工情況如圖 3所示。

圖 3 SCADA 通訊屏現場(chǎng)施工圖

2 設備布線(xiàn)

設備布線(xiàn)包括由站用箱引至變壓器、環(huán)網(wǎng)柜和低壓柜的動(dòng)力電源線(xiàn)，由上級高壓柜引來(lái)的變壓器或者環(huán)網(wǎng)柜的控制電纜，母聯(lián)柜之間的聯(lián)鎖電纜等，各種線(xiàn)規格型號如表 1 所示。

線(xiàn)規格型號表一

所有電纜進(jìn)入變壓器柜內后，按規定穿過(guò)預留孔到達相應設備，動(dòng)力電源線(xiàn)到進(jìn)線(xiàn)柜端子后再引出 2 路，若變壓器端無(wú)環(huán)網(wǎng)柜，則直接引至變壓器.線(xiàn)一路至環(huán)網(wǎng)柜，一路至變壓器溫控器，各饋線(xiàn)柜電源線(xiàn)由進(jìn)線(xiàn)柜端子引出至各饋線(xiàn)柜電源端子。電源線(xiàn)引至變壓器溫控器端子后，由溫控器引出電源分別于變壓器內的風(fēng)扇電源、照明電源、電磁鎖電源和連鎖開(kāi)關(guān)電源等。當變壓器與上級高壓開(kāi)關(guān)柜不在同一配電室或距離較遠時(shí)，在變壓器端設置 1 臺環(huán)網(wǎng)柜，以提高供電的可靠性。若變壓器端無(wú)環(huán)網(wǎng)柜，則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排，若變壓器端有環(huán)網(wǎng)柜，則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排，若變壓器有斷路器開(kāi)關(guān)的環(huán)網(wǎng)柜，則僅需變壓器端環(huán)網(wǎng)柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排。

2.1 變壓器布線(xiàn)

電源線(xiàn)、控制線(xiàn)和 SCADA 線(xiàn)從低壓橋架由變壓器預留孔引至變壓器后，電源線(xiàn)從變壓器與饋線(xiàn)柜預留孔接到饋線(xiàn)柜電源端子，控制線(xiàn)通過(guò)線(xiàn)槽敷設至變壓器溫控器接線(xiàn)端子，SCADA 線(xiàn)分別接著(zhù)溫控器和饋線(xiàn)柜端子，由饋線(xiàn)柜引至各低壓柜?？刂齐娎|為 7 芯電纜，分別與溫控器超溫跳閘、超溫報警和連鎖開(kāi)關(guān)連接。電源端與照明、電風(fēng)扇及電磁鎖等連接，如圖 4 中的 21、22、11、12、N 和 L 等端子。當變壓器工作環(huán)境溫度低于 80℃時(shí)電風(fēng)扇關(guān)閉，超過(guò) 100℃時(shí)電風(fēng)扇開(kāi)啟，環(huán)境溫度超過(guò) 130℃時(shí)超溫報警，超過(guò) 150時(shí)超溫跳閘?，F場(chǎng)接線(xiàn)情況如圖 5 所示。

在變壓器內部敷設時(shí)，使用線(xiàn)槽沿著(zhù)變壓器殼體敷設，線(xiàn)槽及線(xiàn)路綁扎應固定并在接頭處留出余量，用防火泥封堵穿孔處，使風(fēng)扇、變壓器殼體及變壓器本體的接地滿(mǎn)足設計要求。

圖 4 變壓器溫控器接線(xiàn)端子圖

圖 5 變壓器溫控器接線(xiàn)現場(chǎng)圖

2.2 低壓柜布線(xiàn)

成套低壓柜進(jìn)線(xiàn)主要包括電源線(xiàn)和SCADA 線(xiàn)，其配線(xiàn)應整齊、清晰和美觀(guān)，引入柜內的電纜應排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應牢牢固定，不得使端子排受力。線(xiàn)連接完成后需進(jìn)行調試，調整整定值，確保反饋出的數據符合設計調試范圍。

3安科瑞配電室環(huán)境監控系統的介紹與選型

3.1簡(jiǎn)介

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。

3.2系統功能

3.2.1 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。

3.2.2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。

3.2.3 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。

3.2.4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)。

3.2.5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。

3.2.6實(shí)時(shí)告警

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：

3.2.7 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。

3.2.8 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。

3.2.9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。

3.2.10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。

3.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監控系統配置選型

4 結語(yǔ)

通過(guò)對某大型電子廠(chǎng)房變配電室設備電力監控系統中所用軟件、系統配置和施工相關(guān)情況以及現場(chǎng)設備電源線(xiàn)、控制線(xiàn)的接線(xiàn)原理和現場(chǎng)施工方法的論述，經(jīng)現場(chǎng)試驗和設備送電運行得出其現場(chǎng)設備運行情況良好，因此，該電子廠(chǎng)房電力監控系統和設備布線(xiàn)可以為類(lèi)似的工程施工提供參考。

參考文獻

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