摘要：低壓變配電系統(tǒng)包括大量的變壓器、高壓柜和低壓柜，需要采集較多的數(shù)據(jù)，以實(shí)時檢測各種設(shè)備的運(yùn)行情況。論文以某大型電子廠房低壓變配電系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備布線施工為研究對象，結(jié)合實(shí)際工作情況對監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備布線的設(shè)計(jì)和施工作出研究，以期為類似工程中大量設(shè)備監(jiān)控和布線施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：變配電室 ；SCADA ；二次回路 ；電力監(jiān)控

0 引言

某電子廠房一期工程建筑總面積為146 097m2，20kV 的變配電室分布在 6 個單體，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(shè)備的正常運(yùn)行需要多種控制信號及其相應(yīng)的電源。由于設(shè)備布線電纜類型較多，現(xiàn)場施工時的作業(yè)面較大，給監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的安裝與布線帶來了一定難度。論文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備布線展開論述。

1 電力監(jiān)控 SCADA 系統(tǒng)

整個低壓變配電電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控室位于 F1 單體 2 層，其他各單體設(shè)置1 個電力監(jiān)控子部分，圖 1 為電力監(jiān)控子部分系統(tǒng)示意圖。

圖 1 配電室部分監(jiān)控系統(tǒng)子部分

低壓變配電主要包括 7 個單體 ：生產(chǎn)廠房 F1 單體支持區(qū)、2 樓 FMCS 監(jiān)控室建立調(diào)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)時監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在確保子站中各控制系統(tǒng)獨(dú)立且安全監(jiān)視運(yùn)行的基礎(chǔ)上，作為集中監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)對目標(biāo)范圍內(nèi)所有裝置的過程參數(shù)實(shí)行監(jiān)視和報警，同時應(yīng)具備顯示、控制、報警、報表、記錄和管理等功能，以實(shí)現(xiàn)一體化的監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)軟件

SCADA 系統(tǒng)采用 GE 的 Proficy iFIX 軟件，網(wǎng)絡(luò)采用雙星型結(jié)構(gòu)并采用分層分布設(shè)計(jì)。整個監(jiān)視中心分為 3 層，其中，下層為系統(tǒng)接口層，通過各種接口對各系統(tǒng)及設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)采集，中間為 SCADA 監(jiān)視層（中心控制室），由采集服務(wù)器與各子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，同時將數(shù)據(jù)存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中。

1.2 系統(tǒng)配置

1.2.1 服務(wù)器室設(shè)備

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器作為實(shí)時歷史數(shù)據(jù)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)時現(xiàn)場過程信息 ：

①CPU 雙 E5；

②內(nèi)存為 32G ；

③硬盤為雙硬盤，各 1T ；

④電源為雙電源。

1.2.2 FMCS 中控室設(shè)備

FMCS 中控室設(shè)備有 ：

①移動工作站，配置 2 臺移動工作站，應(yīng)用于現(xiàn)場測試 ；

②彩色打印機(jī)，打印機(jī)具備基本的網(wǎng)絡(luò)共享功能，配屬標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，可以被系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)識別。

1.2.3 子站設(shè)備

①數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，同時將數(shù)據(jù)存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中 ；

②備用服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集備用設(shè)備；

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

④交換機(jī)，子站網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shù)字量輸入模塊，用于采集室內(nèi)開關(guān)的狀態(tài)信號。

1.3 現(xiàn)場敷設(shè)

SCADA 系 統(tǒng) 2 樓 FMCS 監(jiān)控室至各單體配電室接線如圖 2 所示。

圖 2 2 樓 FMCS 監(jiān)控室至各單體配電室接線示意圖

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個單體，每個單體安裝通訊屏 1 面，在其施工過程中需注意以下幾點(diǎn) ：

①計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)置單獨(dú)的接地網(wǎng)，因此，接地線和變電站與接地網(wǎng)連接，系統(tǒng)的機(jī)箱、機(jī)柜以及電纜屏蔽層均應(yīng)可靠接地  ；

②配線應(yīng)排列整齊且不得使端子排受力  ；

③電纜芯線端子應(yīng)套上有標(biāo)記的數(shù)碼管且字跡清楚，不宜脫色 ；

④線纜使用剝線鉗剝出線纜長度合適，使用壓接鉗壓接時應(yīng)牢固且可靠 ；

⑤為確保供電的可靠性，監(jiān)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(nèi)，諧波分量≤ 5% ；

⑥柜體尺寸及顏色應(yīng)滿足業(yè)主要求，且監(jiān)控系統(tǒng)中任何一個設(shè)備故障時，不得影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。SCADA 通訊屏現(xiàn)場施工情況如圖 3所示。

圖 3 SCADA 通訊屏現(xiàn)場施工圖

2 設(shè)備布線

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

線規(guī)格型號表一

所有電纜進(jìn)入變壓器柜內(nèi)后，按規(guī)定穿過預(yù)留孔到達(dá)相應(yīng)設(shè)備，動力電源線到進(jìn)線柜端子后再引出 2 路，若變壓器端無環(huán)網(wǎng)柜，則直接引至變壓器.線一路至環(huán)網(wǎng)柜，一路至變壓器溫控器，各饋線柜電源線由進(jìn)線柜端子引出至各饋線柜電源端子。電源線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(nèi)的風(fēng)扇電源、照明電源、電磁鎖電源和連鎖開關(guān)電源等。當(dāng)變壓器與上級高壓開關(guān)柜不在同一配電室或距離較遠(yuǎn)時，在變壓器端設(shè)置 1 臺環(huán)網(wǎng)柜，以提高供電的可靠性。若變壓器端無環(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

電源線、控制線和 SCADA 線從低壓橋架由變壓器預(yù)留孔引至變壓器后，電源線從變壓器與饋線柜預(yù)留孔接到饋線柜電源端子，控制線通過線槽敷設(shè)至變壓器溫控器接線端子，SCADA 線分別接著溫控器和饋線柜端子，由饋線柜引至各低壓柜。控制電纜為 7 芯電纜，分別與溫控器超溫跳閘、超溫報警和連鎖開關(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(dāng)變壓器工作環(huán)境溫度低于 80℃時電風(fēng)扇關(guān)閉，超過 100℃時電風(fēng)扇開啟，環(huán)境溫度超過 130℃時超溫報警，超過 150時超溫跳閘。現(xiàn)場接線情況如圖 5 所示。

在變壓器內(nèi)部敷設(shè)時，使用線槽沿著變壓器殼體敷設(shè)，線槽及線路綁扎應(yīng)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足設(shè)計(jì)要求。

圖 4 變壓器溫控器接線端子圖

圖 5 變壓器溫控器接線現(xiàn)場圖

2.2 低壓柜布線

成套低壓柜進(jìn)線主要包括電源線和SCADA 線，其配線應(yīng)整齊、清晰和美觀，引入柜內(nèi)的電纜應(yīng)排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應(yīng)牢牢固定，不得使端子排受力。線連接完成后需進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整整定值，確保反饋出的數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)調(diào)試范圍。

3安科瑞配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的介紹與選型

3.1簡介

安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)配電室實(shí)際情況，結(jié)合多年的變電站和配電室的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)了安科瑞配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能開關(guān)柜運(yùn)行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、電流電壓等負(fù)載運(yùn)行監(jiān)控、母線測溫監(jiān)測、電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控、采暖通風(fēng)、門禁、燈光、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制等功能。實(shí)現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)動力環(huán)境化，避免運(yùn)行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運(yùn)行故障，保證維護(hù)人員安全，延長設(shè)備使用壽命，減少配電室粗放式管理導(dǎo)致成本過高，同時實(shí)現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。

3.2系統(tǒng)功能

3.2.1 通信管理

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以完成對整個配電室范圍內(nèi)的通信設(shè)備進(jìn)行管理、添加、刪除、控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。

3.2.2實(shí)時監(jiān)測

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示配電室設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測配電室環(huán)境參數(shù)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)時顯示有關(guān)故障、告警等信息。

3.2.3 數(shù)據(jù)查詢

在人機(jī)界面中，可以直接查看配電室個設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.2.4曲線查詢

在曲線查詢界面，可以直接查看遙測參量曲線，包括溫度、濕度、水位、有害氣體、電壓、電流等曲線。

3.2.5運(yùn)行報表

查詢配電室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)報表，包括日報表、月報表、年報表和查詢報表等。

3.2.6實(shí)時告警

科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娛覝囟取穸取⒂泻怏w、設(shè)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

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ξa(chǎn)生的所有事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和進(jìn)行歷史追溯、查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.2.8 用戶權(quán)限管理

為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

3.2.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

安科瑞智能配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)可以對整個配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

3.3Acrel-2000E/B配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)配置選型

4 結(jié)語

通過對某大型電子廠房變配電室設(shè)備電力監(jiān)控系統(tǒng)中所用軟件、系統(tǒng)配置和施工相關(guān)情況以及現(xiàn)場設(shè)備電源線、控制線的接線原理和現(xiàn)場施工方法的論述，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)和設(shè)備送電運(yùn)行得出其現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況良好，因此，該電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備布線可以為類似的工程施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 張 錚 , 閆紅漫 , 陸 融 . 電力監(jiān)控系統(tǒng)跨平臺的研究與實(shí)現(xiàn) [J]. 電氣應(yīng)用 ,2008,18(27):65-68.

[2] 陳衛(wèi) ，大型變配電電力監(jiān)控系統(tǒng)及其設(shè)備布線[J]. 電氣工程智能化 ,2018,10

[3] 安科瑞Acrel-2000EB配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)2020.04版