淺談水泥工廠變配電計算機監控管理系統

楊紅梅，杜繼平

淺談水泥工廠變配電計算機監控管理系統

Brief Discussion on the Substation Computer Monitor and Management System for the Cement Plant

楊紅梅，杜繼平

現代化水泥工廠對供電的安全和可靠性要求越來越高，非正常停電將給水泥廠造成較大損失。變配電計算機監控系統能提供實時的監控數據，對可能出現的故障進行預報警，改善供電質量，降低電能損耗，方便日常維護管理，減少運行費用。

1 變配電計算機監控系統組成

變配電計算機監控系統一般由監控設備、通信接口、工作主站三部分組成。圖1為某水泥廠的變配電計算機監控系統。

監控設備可分為智能網絡測控儀表及智能保護控制單元兩大類，按一次線路的需要對應分布式配置，并就地安裝在開關柜內或部分組屏上，且裝置、儀表和模塊相對獨立。監控設備本身具有實時顯示電氣設備工作狀態、運行參數、故障信息和事件記錄、越線定值、通信等功能。監控設備若與開關柜組合，還可構成智能化開關柜。所有監控設備通過本身通信口與底層的RS-485子網相連，將需要的信息輸送至通訊控制器，同時各裝置的功能可獨立于網絡完成對供配電系統的保護與監控。

通信接口是由網絡通訊控制器、網絡電纜及附件組成。借助網絡電纜完成監控設備與工作主站的網絡硬件連接；網絡通訊控制器實現監控設備與工作主站間通信信息的上行及下達。具有通信數據采集、協議轉換、數據二次組態、總線轉換的功能，同時與上級工作主站進行數據交換，并可直接與智能直流電源等其他智能設備、DCS、設備網等系統相聯，達到信息資源共享。

目前國內產品變配電計算機監控系統都支持多種通信協議，同時支持多種通信協議轉發、模擬盤通訊控屏及規約擴展，支持各種現場總線如工業以太網、設備網等。

工作主站是由監控計算機、打印機、網絡交換機等設備及電力監控軟件組成。監控計算機配置為工業用計算機，內置電力監控組態軟件包，可對所有電氣設備運行狀態進行實時監控、電氣參數實時測量、事故異常報警、實踐記錄和打印、電能管理和負荷控制、電力品質分析、統計報表生成和打印、儲存。

2 變配電計算機監控系統具體功能

（1）變配電計算機監控管理系統可以實現變配電站“四遙”功能，即遙測、遙信、遙控、遙視。

遙測是指通過系統通訊控制器、監測儀表以及電力組態軟件實現變配電站所有回路的電量采集，即電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、視在電度、功率因數、頻率等。

遙信是指通過系統通訊控制器、監控模塊以及電力組態軟件實現變配電站中所有開關量的采集，如斷路器的分合閘、手車工作位置、電機儲能狀態、變壓器風機運行狀態、高溫報警信號、超高溫跳閘信號、斷路器故障信號、事故跳閘信號、綜合保護器的故障類型以及變壓器門開關信號等開關量。

遙控是指通過系統通訊控制器、監控模塊以及電力組態軟件實現帶有電動操作機構的框架式斷路器和分勵脫扣的塑殼斷路器以及接觸器等遠程控制功能。

遙視（預選）通過視頻采集器、視頻通訊以及組態軟件實現變配電所監視功能，以防止非法人員進入。

（2）從運行的角度看，變配電站計算機監控管理系統可以實現對潛在的事故預報警，同時實現各種電量的越限報警，便于及時處理以避免事故或隱患的出現（如火災等），減少損失。供配電系統出現異常時，可以及時了解到有關故障信息（故障原因、性質、地點及發生時間），來指導維修，減少故障的處理時間及停電時間。

狀態報警：當變配電系統的各開關出現過載跳閘、短路故障跳閘等事故跳閘時（要求斷路器帶有能區分過載報警及短路瞬動的輔助觸點），計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路開關名稱、事故類別。

超限報警：當變配電系統的各電量參數出現超過額定值或其他工藝設備超限運行時，計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

三相不平衡系數報警：當變配電系統的三相電流或三相電壓值出現不平衡時（可自定義范圍），計算機能夠通過多媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱。

系統通過媒體音箱發出聲音報警并自動記錄時間、站號、回路名稱，以方便電力管理更快、更有效地去安排任務，及時解決發生的報警故障，以保證系統的安全運行。

（3）可以通過查看歷史記錄的電力參數，及時掌握每天或季節負載特性；在供配電系統內優化能耗的分配，均衡負載；減少潛在的停電事件。

變配電計算機監控系統能將所監測并統計的各種電量參數、各斷路器或開關的狀態變化時間、報警故障類別、操作人員代碼和時間、開關機時間等永久保存，以便對整個變配電系統的運行情況進行分析。系統可以根據一天用電負荷情況自動生成負荷列表、用電量曲線以及電能棒圖等，電力管理可以根據列表、曲線或棒圖來均衡每一個小時用電量，以達到負載利用最高。

當變壓器發生超載或超負荷時，系統會自動或手動切除不重要的帶有電動操作機構或帶有分勵脫扣的負荷，并記錄有關操作時的各項內容（如時間、操作人員、回路名稱等）。

（4）變配電計算機監控系統可以實現快速、準確地掌握供、配電設備的運行情況（含歷史數據），并可以用報表方式或圖形方式顯示、記錄或打印出來，進行日報和月報，提高工作效率。

系統可以對采集的數據進行分類保存、歸檔、統計、調用等數據操作。系統配置歷史數據庫管理系統，用戶可以按照對象、性質、時間檢索各種數據記錄，以便進行查詢和故障分析。

系統可按日、月、季、年等對測量數據及開關跳閘次數等信息進行統計報表。

系統可以統計和打印所監控的所有電流值、電壓值、功率值、頻率值、功率因數值以及這些參數24h變化曲線；統計和打印各斷路器運行狀態變化時間及故障報警時間和類別；統計和打印各斷路器的操作時間及操作人員代碼；統計和打印有功電度、無功電度的24h內單位用電量及電量棒圖，同時具有峰谷計費功能。

（5）配電計算機監控系統能實時分析供電質量（諧波失真度THD/最大、最小、平均值/電壓合格率），便于分清供電單位和用電單位的責任。

根據系統電壓、電流在1min內運行波動情況、諧波失真度以及1min內配電回路的用電情況進行綜合分析、判斷，從而得知系統的穩定性，以便于分清供電單位和用電單位的責任。

（6）變配電計算機監控系統可實現系統數據資源共享、供配電設備綜合檔案管理等，為現代化管理提供堅實、可靠的基礎。

變配電計算機監控管理系統可以在計算機終端留有若干個系統通訊接口，便于與工廠的生產管理系統相聯。

當系統主機發生故障時，系統通訊預留接口可與便攜式電腦進行通訊，以保證系統安全、可靠。

（7）可以根據系統設備運行的記錄數據和運行情況，制定臨時或定期的設備維修計劃；按計劃維修、減少運營和維修成本。

表1 變配電系統費用

3 變配電計算機監控系統經濟效益

隨著電力行業的發展，智能化變配電所監控管理系統越來越具有優越性。從安全、可靠性來說，如果不采用變配電計算機監控管理系統的話，需要電力管理者對現場進行人工抄表、現場操作、定時巡視，對各用電回路的電量參數、各斷路器的運行狀態、變壓器運行狀態、故障報警和故障跳閘的回路和時間等無法及時準確地了解和記錄，必須通過人工巡視、抄表來實現，這樣就給變配電站的安全保障、經濟運行、負荷分析、躲峰填谷、經濟核算、合理調度及故障的及時處理等現代化的運行管理帶來很大困難。采用變配電計算機監控管理系統，不僅能對系統各種運行開關量狀態和電量參數進行實時采集和顯示，而且更安全、更可靠、更直觀，可避免由于種種原因未及時發現隱患而出現的停電事故。

從經濟效益來說，變配電計算機監控管理系統運行時間越長就顯得更為優越，性價比更高。

圖1中工程由一個總降和四個配電站組成，按5年、10年費用計算總計見表1。

4 結語

變配電站計算機監控管理系統是水泥生產線系統一個重要的組成部分，現有變配電站計算機監控系統在精密計量、數據傳輸、遠方控制、報警處理及事件記錄、電能質量及諧波測量、波形捕捉、精確度等方面都能滿足水泥廠變配電站監測和控制的要求。

變配電站計算機監控管理系統實現了無人值班變配電站（或少人值班），在節約人力資源的同時，又實現了供配電系統一體化綜合監控、統一管理。

借助變配電站計算機監控管理系統可進一步完善水泥生產線及輔助生產車間按流程劃分為不同的工段。將非生產部門按不同的位置劃分為不同的區域。對不同的工段及區域按實行單獨經濟核算進行檢測、計量。完成電能管理、配電能耗及用電成本統計功能，減少“跑、冒、滴、漏”，真正體現“管理出效益”的意義。

TQ172.611.9

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2011-06-01；

呂 光