智能配电与监控系统的应用

张敬高

（安徽中烟工业有限责任公司芜湖卷烟厂，安徽 芜湖 241002）

智能配电与监控系统的应用

张敬高

（安徽中烟工业有限责任公司芜湖卷烟厂，安徽 芜湖 241002）

采用监控软件、数据库、报表软件，通过智能化控制单元、电力网络测量仪表等硬件，实现了对工业生产现场的高、低压开关设备自动化管理。

智能配电；监控；现场总线；智能控制单元

一、项目概况

随着计算机技术和网络通信技术的日趋成熟，配电系统实时数据测量、控制与监控等功能智能化、网络化是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过计算机有效解决。

芜湖卷烟厂“都宝”卷烟生产线高、低压配电监控系统是采用IFIX软件设计、编程的智能配电与监控系统。监控系统设置就地、配电控制室（工程师操作站）、能源计量中心三地监控，三地采用独立监控模式，其中一地出现故障不会影响其他两地的监控。

主要监控设备包括 10kV中压配电柜、直流屏、干式变压器、MR有载调压装置、低压配电柜。监控系统包括“都宝”卷烟生产线技改新上马的9套PLC柜和触摸屏，工程师兼操作员站，并向厂能源计量控制中心提供通信接口和点表，实现三地独立的实时控制与监控。

二、系统拓扑结构及智能控制单元

图1 系统拓扑结构图

“都宝”卷烟生产线高、低压配电监控系统的拓扑结构如图1。该系统是以各种智能化控制单元、现场总线和控制PLC为基础的分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计，整个系统分为监控管理层、通信控制层及设备测控层三层结构。设备测控层主要包括现场的智能网络仪表，智能I/O子站、计算机保护装置、变压器温控仪和有载调压控制器、直流屏等智能化单元；智能化单元通过多条现场总线接至通信控制层PLC，由PLC与现场各智能单元进行通信、控制以及实时数据的管理、历史数据的保存，并向本地和能源计量中心监控管理层提供开放的通信接口，实现整个控制系统的实时监控。

1.监控管理层

工程师兼操作员站操作系统为Windows XP Professional，采用IFIX5.0监控软件和SQL Server2000数据库，报表软件采用VB和Excel通过访问数据库进行报表编制，系统登陆和遥控操作均设置相关权限和密码，每次登录系统都做事件记录，查询和报表打印。

2.通信控制层

通信控制层采用西门子S7300PLC,选用自带 P R O F I B U SDP现场总线接口的317系列CPU，将现场智能单元采用现场总线方式接入控制系统中。另外PLC配置以太网通信模块，将智能高、低压通过以太网接入触摸屏（西门子MP377）、工程师兼操作员站和能源计量中心，实现现场设备的三地监控（图1）。

3.设备测控层

低压控制PLC智能单元包括PMAC725网络仪表和西门子ET200S现 场 I/O子站，网络仪表和现场I/O子站采用DP现场总线接入低压控制PLC。通过PMAC725网络仪表采集三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度等数据；通过ET200S智能I/O子站采集断路器远程寄本地状态、分合闸状态、检修状态、故障信号、合闸准备状态，并通过该子站实现断路器遥控分、合闸的控制。

高压控制PLC主要智能单元。包括REF542+微机综合保护装置，用于10kV开关柜进线、母线联络和馈线柜的遥信、遥测；ION7650电能计量装置用于两路10kV高压进线的电度计量；MR有载调压装置、BWDK变压器温控仪智能单元等；直流屏控制器采用西门子S7200PLC。

图2 断路器遥控分、合闸

上述设备均自带RS485通信接口（MODBUSRTU通信协议），采用现场总线，通过网关接入高压控制PLC，实现高压系统、直流屏和变压器的全面监控。通过REF542+微机保护装置采集三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度等遥测数据；断路器的分合闸状态、手车工作及试验位状态、接地开关分合闸状态、弹簧储能状态、控制空开跳闸状态、计算机保护告警和保护跳闸信号（如电流速断、过流、变压器超温跳闸信号，变压器高温告警信号等）；通过施耐德ION7650电能计量装置用于两路10kV进线回路的正向、反向有功电度和正向、反向无功电度的遥测；通过有载调压控制器采集变压器的档位信号等；通过温控仪采集变压器的三相绕组温度、传感器故障和风机启、停工作状态信号；通过直流屏控制器采集交流进线电压、控母线路上的电流和电压、活化电流、电池温度、正极母线和负极母线的绝缘电压、单体电池电压、直流屏充电状态、直流输出开关状态和直流屏故障和告警信息等。

三、系统的运行控制及报表功能

断路器的通断控制有自动控制、电动操作、手动操作三种方式，充分保证了系统运行的可靠性。每台断路器的运行及故障状态均可在PLC柜触摸屏和监控计算机的大屏幕监视器上用图标和不同颜色表示断路器的接通、分断和故障状态（图2），同时伴有相关文字提示，以便值班工作人员及时处理。

主要运行参数如电压、电流、变压器温度、有功功率、无功功率、功率因数以及用电量等参数均可进行自动测量和记录。并在触摸屏或计算机监视器的相应位置显示这些参数的实时值，按要求定时记录存盘。定时采集并存储运行参数，自动生成日负荷表、年报表。这些报表可以随时调阅或打印。

四、效果及评价

在“都宝”卷烟生产线技改项目中引入智能配电监控系统，实现了在能源管控中心远程操作和实时监控全厂配电设备的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去了工作人员到现场记录的繁琐工作。实现对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定设备维护计划，减少工作人员数量，提高工作效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析全厂各个生产车间、生产设备、办公楼等生产、生活用电设备的电耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

综上所述，与芜湖卷烟厂“都宝”卷烟生产线技改同步实施的高、低压智能配电监控系统，设备完整，系统软、硬件及控制技术先进、功能完备，该系统自2011年9月投运以来，系统运行稳定，操作维护便捷。

[1]任致程，周中.电力电测数字仪表原理与应用指南[M].中国电力出版社.

[2]黄阳.变配电所计算机监控系统工程实例[J].智能建筑电气技术，2006，7（5）.

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