智能化油庫的電力監控系統設計

摘要：隨著信息化的發展，油庫也向智能化、智慧化方向發展，中石化等單位已經明確要求，新建或改建的油庫必須按照智能化建設標準進行實施。供電系統的智能化設計也越來越被運行方重視。

關鍵詞：智能化油庫;電力監控系統;變電站后臺系統;油庫供電系統

引言

目前油庫供電系統的智能化除了配電保護的自動化外，更多的是與自控、消防等專業配套，實現了裝卸油品、消防控制系統的自動化運行。對于電力系統本身的智能化，目前大多數油庫只滿足于供電的功能，對于系統運行參數、狀態等仍依靠人工現場采集，效率較低。

供電系統的重要性對于油庫的運行不言而喻。油庫內有市電變配電系統、自發電系統、交直流系統、消防供電系統等較專業電氣系統。而油庫的日常后臺操作多非專業電氣人員，缺乏專業的理論知識。此時如有一套運行可靠、簡潔明了的電力后臺系統，能讓非專業人員也能對各種電氣系統的運行狀態、故障報警信息、系統的能耗等一目了然，既能提高運行效率、減少停電時間，同時能有針對性的采取節能措施，提高油庫的經濟效益。

油庫的裝卸油供電系統，電機出線回路一般具備自動控制功能，即平時由自控系統控制回路啟停;其他電動閥回路、各單體供電回路等，一般都處于合閘狀態，無遙控操作的需求。火災或應急情況下，自控系統發出切非、或急停信號，通過各供電回路中的接觸器或斷路器的分勵脫扣器進行自動分閘，無需電氣運行人員干預。而對于消防、電動閥等運行時間較短，但平時需一直處于帶電狀態，為防止控制控制系統發出運行指令時，因電源失電而拒動，運行人員平時應對運行狀態進行監測。同時運行人員也需要監測發電機油量信息及狀態、變壓器的溫度、冷卻風機的運行狀態、直流系統的電池狀態、報警信息等非電量信息等，以便讓設備處于正常的工作狀態。無“遙控”功能的電力監控系統，比較適合油庫電力系統的日常運行管理。

本文以筆者設計的湖北枝江油庫為例，簡述油庫電力監控系統的組成。

設電力監控系統目的是對油庫的高低壓用電系統、交直流系統、應急電源系統、自發電系統進行監控與管理，提高管理效率。枝江油庫監控范圍主要包括高壓綜合保護裝置4臺;多功能儀表89臺;變壓器溫控儀1臺、發電機啟動屏1臺、直流屏、UPS、EPS各1臺。

電力監控系統系統采用分層分布式結構，由間隔層、網絡通信層和現場控制層三部分組成。各部分除完成各自單獨功能外，并通過變電所通信網絡和通信接口實現數據信息交換，把遙測及遙信信號上傳電力監控工作站。

（1）現場設備層：

現場設備層是數據采集終端，主要安裝于現場配電柜或終端設備內。主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表等組成。各終端智能設備采用屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議，采用總線串聯接入通訊服務器，一般每路儀表數≤32只。

各設備采集的信息如下：

A.柴油發電機采集數據：

遙測量：頻率，相電壓、線電壓、相電流;

遙信量：合閘信號、報警信號：低速、超速、過頻、低壓、過壓;

B.變壓器溫控器采集數據：

遙測量：三相傳感器正常、故障信號;風機運行/停止;是否超高溫;是否跳閘;

遙信量：三相溫度

C.高壓綜保裝置采集數據：

（1）進線總柜綜保裝置：遙測量：Ia，Ib，Ic;遙信量：斷路器合閘/分閘狀態：

（2）母線PT柜綜保裝置：遙測量：線電壓的正序、負序分量;線電壓的正序、負序分量;遙信量：PT斷線告警;過電壓告警，零序電壓告警;

（3）配變出線柜綜保裝置：遙測量：相電壓、線電壓、三相電流、零序電流;

遙信量：斷路器合閘/分閘狀態：

D.無功補償控制器采集數據：

遙測量：三相的功率因數、有功功率、無功功率

E.EPS、UPS、直流電源柜采集數據：

遙信量：電池不平衡、過溫、EPO開啟、過載、電池低壓、電池過充、相序錯誤、電池開路報警信號等。

F.消防柜采集數據：

遙測量：三相相電壓有效值;三相線電壓有效值;三相電流有效值;

遙信量：市電分/合閘、備用電源分合閘;

G.各單體電能表采集數據：

遙測信號：電能。

（2）網絡通訊層

通訊層主要是由串口服務器與網絡交換機組成。串口服務器（簡稱采集器）主要功能是把各設備智能儀表采集的的串口數據轉換成以太網的數據;以太網數據通過交換機與后臺工作站進行數據傳輸及交換。通信機柜設于變配電室內。

（3）站控管理層

站控管理層是人機交互的直接窗口，主要由電力監控系統主機（安裝專業電力監控軟件）、顯示器、UPS、打印機等設備組成。設于控制室操作間內。

軟件功能應依據各工程實際需求進行定制設計，采用全中文友好界面，運行穩定可靠，操作簡單方便。軟件主要功能要有一次主接線圖界面顯示;電參量遙測、遙信及電參量越限報警;事件記錄;故障報警及操作記錄;通信狀態監測、系統運行異常監測;系統功率實時、歷史曲線，電能報表查詢與打印等;而且具有遠程顯示功能。

（1）數據采集

數據采集與處理是電力系統監視的基礎，系統能實時和定時采集高低壓電氣設備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、變壓器溫度、油量等）和開關量（斷路器位置信號、雙電源切換裝置、設備運行狀態信號、以及各種事件信息等）信號，還有各種設備的報警信號。監控系統軟件通過網絡直接讀取變配電所多功能表、電能表和第三方設備采集的數據，并通過畫面可以對采集的所有數據進行顯示、統計、分析、計算和存儲，并實時計算有功、無功、有功電量和無功電量，并按照用戶的需求進行輸出。

為方便后臺系統采集數據，發電機、應急電源、變壓器、多功能儀表等編寫采購文件時，需對通信接口及通信協議提出要求，一般采用RS485通訊接口? Modbus-RTU 協議。

（2）數據處理

系統軟件能對采集實時數據進行統計、分析、計算，并定時存儲。按照用戶個性化需求，對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行分類統計;報表能實現所有電度數據的按各種定義查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型;所有被監控設備電能匯總，按時間段查詢，并打印及導出。

（3）畫面顯示

采用22寸彩色液晶顯示器作為人機交互界面，能實時顯示配電系統各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態、各回路當前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設備動作及復位信息。

（4）告警與控制

當出現斷路器保護動作或其他報警信號時，系統發出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員手動確認后方可復位，報警系統自動記錄入數據庫。監控系統能自動存儲歷史數據和歷史事件，用戶可以按照設備、數據類型、時間段等項目自定義查詢。除計算機畫面報警外，系統還設有專門的聲光報警器，以提醒值班人員注意。

（5）系統可擴展功能

電力監控工作站需預留串行通信接口，用于本系統數據上傳至油庫SCADA系統，便于自控系統從本系統數據庫內調取相關電機等運行參數。

結束語

電力監控系統可以實現對各回路用電的實時監控，不僅能直觀的顯示用電狀況，還能對重要的非電量信息進行實時的顯示，還能報警信息彈出報警對話框及警示信號等，并生成各種能耗報表、分析曲線形等。電力監控系統的應用，能顯著的提高工作效率，提高運維水平，值得新建或改擴建工程中推廣應用。

作者簡介：紀勇兵（1978-），男，中石化江蘇石油工程設計有限公司，漢族，本科，國家注冊電氣工程師（供配電專業），副主任工程師，主要從事油氣田配套供配電設計。