智能化油库的电力监控系统设计

摘要：随着信息化的发展，油库也向智能化、智慧化方向发展，中石化等单位已经明确要求，新建或改建的油库必须按照智能化建设标准进行实施。供电系统的智能化设计也越来越被运行方重视。

关键词：智能化油库;电力监控系统;变电站后台系统;油库供电系统

引言

目前油库供电系统的智能化除了配电保护的自动化外，更多的是与自控、消防等专业配套，实现了装卸油品、消防控制系统的自动化运行。对于电力系统本身的智能化，目前大多数油库只满足于供电的功能，对于系统运行参数、状态等仍依靠人工现场采集，效率较低。

供电系统的重要性对于油库的运行不言而喻。油库内有市电变配电系统、自发电系统、交直流系统、消防供电系统等较专业电气系统。而油库的日常后台操作多非专业电气人员，缺乏专业的理论知识。此时如有一套运行可靠、简洁明了的电力后台系统，能让非专业人员也能对各种电气系统的运行状态、故障报警信息、系统的能耗等一目了然，既能提高运行效率、减少停电时间，同时能有针对性的采取节能措施，提高油库的经济效益。

油库的装卸油供电系统，电机出线回路一般具备自动控制功能，即平时由自控系统控制回路启停;其他电动阀回路、各单体供电回路等，一般都处于合闸状态，无遥控操作的需求。火灾或应急情况下，自控系统发出切非、或急停信号，通过各供电回路中的接触器或断路器的分励脱扣器进行自动分闸，无需电气运行人员干预。而对于消防、电动阀等运行时间较短，但平时需一直处于带电状态，为防止控制控制系统发出运行指令时，因电源失电而拒动，运行人员平时应对运行状态进行监测。同时运行人员也需要监测发电机油量信息及状态、变压器的温度、冷却风机的运行状态、直流系统的电池状态、报警信息等非电量信息等，以便让设备处于正常的工作状态。无“遥控”功能的电力监控系统，比较适合油库电力系统的日常运行管理。

本文以笔者设计的湖北枝江油库为例，简述油库电力监控系统的组成。

设电力监控系统目的是对油库的高低压用电系统、交直流系统、应急电源系统、自发电系统进行监控与管理，提高管理效率。枝江油库监控范围主要包括高压综合保护装置4台;多功能仪表89台;变压器温控仪1台、发电机启动屏1台、直流屏、UPS、EPS各1台。

电力监控系统系统采用分层分布式结构，由间隔层、网络通信层和现场控制层三部分组成。各部分除完成各自单独功能外，并通过变电所通信网络和通信接口实现数据信息交换，把遥测及遥信信号上传电力监控工作站。

（1）现场设备层：

现场设备层是数据采集终端，主要安装于现场配电柜或终端设备内。主要由变压器温控仪、综合保护装置、多功能仪表等组成。各终端智能设备采用屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议，采用总线串联接入通讯服务器，一般每路仪表数≤32只。

各设备采集的信息如下：

A.柴油发电机采集数据：

遥测量：频率，相电压、线电压、相电流;

遥信量：合闸信号、报警信号：低速、超速、过频、低压、过压;

B.变压器温控器采集数据：

遥测量：三相传感器正常、故障信号;风机运行/停止;是否超高温;是否跳闸;

遥信量：三相温度

C.高压综保装置采集数据：

（1）进线总柜综保装置：遥测量：Ia，Ib，Ic;遥信量：断路器合闸/分闸状态：

（2）母线PT柜综保装置：遥测量：线电压的正序、负序分量;线电压的正序、负序分量;遥信量：PT断线告警;过电压告警，零序电压告警;

（3）配变出线柜综保装置：遥测量：相电压、线电压、三相电流、零序电流;

遥信量：断路器合闸/分闸状态：

D.无功补偿控制器采集数据：

遥测量：三相的功率因数、有功功率、无功功率

E.EPS、UPS、直流电源柜采集数据：

遥信量：电池不平衡、过温、EPO开启、过载、电池低压、电池过充、相序错误、电池开路报警信号等。

F.消防柜采集数据：

遥测量：三相相电压有效值;三相线电压有效值;三相电流有效值;

遥信量：市电分/合闸、备用电源分合闸;

G.各单体电能表采集数据：

遥测信号：电能。

（2）网络通讯层

通讯层主要是由串口服务器与网络交换机组成。串口服务器（简称采集器）主要功能是把各设备智能仪表采集的的串口数据转换成以太网的数据;以太网数据通过交换机与后台工作站进行数据传输及交换。通信机柜设于变配电室内。

（3）站控管理层

站控管理层是人机交互的直接窗口，主要由电力监控系统主机（安装专业电力监控软件）、显示器、UPS、打印机等设备组成。设于控制室操作间内。

软件功能应依据各工程实际需求进行定制设计，采用全中文友好界面，运行稳定可靠，操作简单方便。软件主要功能要有一次主接线图界面显示;电参量遥测、遥信及电参量越限报警;事件记录;故障报警及操作记录;通信状态监测、系统运行异常监测;系统功率实时、历史曲线，电能报表查询与打印等;而且具有远程显示功能。

（1）数据采集

数据采集与处理是电力系统监视的基础，系统能实时和定时采集高低压电气设备的模拟量（电流、电压、功率、电度、频率、变压器温度、油量等）和开关量（断路器位置信号、双电源切换装置、设备运行状态信号、以及各种事件信息等）信号，还有各种设备的报警信号。监控系统软件通过網络直接读取变配电所多功能表、电能表和第三方设备采集的数据，并通过画面可以对采集的所有数据进行显示、统计、分析、计算和存储，并实时计算有功、无功、有功电量和无功电量，并按照用户的需求进行输出。

为方便后台系统采集数据，发电机、应急电源、变压器、多功能仪表等编写采购文件时，需对通信接口及通信协议提出要求，一般采用RS485通讯接口  Modbus-RTU 协议。

（2）数据处理

系统软件能对采集实时数据进行统计、分析、计算，并定时存储。按照用户个性化需求，对同用电单位不同时期、不同用电单位同一时期用电量进行分类统计;报表能实现所有电度数据的按各种定义查询，分为分钟、小时、日、月年等多种类型;所有被监控设备电能汇总，按时间段查询，并打印及导出。

（3）画面显示

采用22寸彩色液晶显示器作为人机交互界面，能实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。

（4）告警与控制

当出现断路器保护动作或其他报警信号时，系统发出音响提示，并自动弹出报警画面，报警需操作员手动确认后方可复位，报警系统自动记录入数据库。监控系统能自动存储历史数据和历史事件，用户可以按照设备、数据类型、时间段等项目自定义查询。除计算机画面报警外，系统还设有专门的声光报警器，以提醒值班人员注意。

（5）系统可扩展功能

电力监控工作站需预留串行通信接口，用于本系统数据上传至油库SCADA系统，便于自控系统从本系统数据库内调取相关电机等运行参数。

结束语

电力监控系统可以实现对各回路用电的实时监控，不仅能直观的显示用电状况，还能对重要的非电量信息进行实时的显示，还能报警信息弹出报警对话框及警示信号等，并生成各种能耗报表、分析曲线形等。电力监控系统的应用，能显著的提高工作效率，提高运维水平，值得新建或改扩建工程中推广应用。

作者简介：纪勇兵（1978-），男，中石化江苏石油工程设计有限公司，汉族，本科，国家注册电气工程师（供配电专业），副主任工程师，主要从事油气田配套供配电设计。