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AcrelEMS-HIM高速公路綜合能效系統(tǒng)在新晉高速公路快村營至營盤段項(xiàng)目的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間: 2023-05-25  點(diǎn)擊次數(shù): 660次

安科瑞 陳聰

要:我國新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加快發(fā)展,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)加快轉(zhuǎn)型,交通運(yùn)輸總量將保持較快增長態(tài)勢,各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展要求提高國家公路網(wǎng)的服務(wù)能力和水平。高速公路沿線的收費(fèi)站、互通樞紐、服務(wù)區(qū)、隧道等配置的供配電、照明、通風(fēng)、排水等機(jī)電設(shè)備的數(shù)量急聚增加,設(shè)計(jì)一套包括電力監(jiān)控、電能計(jì)量、電能質(zhì)量治理、能耗分析、電氣安全、運(yùn)維巡檢管理等技術(shù)服務(wù)的一體化能源管理系統(tǒng),能有效降低工作人員勞動強(qiáng)度、提供工作效率、避免人為事故發(fā)生、有序保證高速公路可靠運(yùn)行的供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制及運(yùn)維管理平臺尤為重要。

 

 

關(guān)鍵詞:信息化;高速公路;電力監(jiān)控;電氣安全

 

1 概述

 新晉高速公路塊村營至營盤(省界)段供配電照明施工圖設(shè)計(jì)的供配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對交通工程機(jī)電設(shè)備和房屋建筑設(shè)施的供電。為了有效的對機(jī)電和房建服務(wù)設(shè)施供電, 本項(xiàng)目在各站區(qū)分別設(shè)置 10kV 室內(nèi)變電所,并以柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源以保證重要負(fù)荷用電。

本次接入交通工程機(jī)電設(shè)備和房屋建筑設(shè)施的供電。為了有效的對機(jī)電和房建服務(wù)設(shè)施供電,本項(xiàng)目在隧道、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、管理中心等場區(qū)設(shè)置變電所,并以柴油發(fā)電機(jī)做為備用電源以保證重要負(fù)荷用電。收費(fèi)站及服務(wù)區(qū):九圣營收費(fèi)站、北新莊收費(fèi)站、輝縣服務(wù)區(qū)、金牛寺服區(qū)和主線停車區(qū)的供配電系統(tǒng)。隧道部分:香爐寺、橫嶺、馬溝、南湖、韓口、白楝樹、蒿坪、柳園、轎頂山、南馬鞍、王莽嶺隧道的供配電系統(tǒng)。

 

2 項(xiàng)目方案

2.1項(xiàng)目需求

1 電力監(jiān)控功能要求

數(shù)據(jù)采集功能:采集監(jiān)測線路的電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率;采集變壓器溫度等;采集監(jiān)測斷路器狀態(tài)和開關(guān)狀態(tài)信號;屏幕顯示功能:畫面美觀、清晰、色彩鮮亮柔和,窗口界面風(fēng)格統(tǒng)一;顯示畫面可以多窗口顯示;顯示一次結(jié)線圖實(shí)時(shí)工況,曲線(負(fù)荷曲線、電壓曲線等),具有歷史數(shù)據(jù)的圖表顯示功能。

報(bào)表打印功能:系統(tǒng)具有簡單、方便、靈活的報(bào)表生成子程序,可以打印多種類型的日、月、年報(bào)表,日報(bào)表可以保存一年,年報(bào)表可以保存十年;事件記錄和追憶功能:系統(tǒng)對開關(guān)跳、合閘可以記錄打印、相應(yīng)顯示畫面變色、閃光、報(bào)警、屏幕顯示事件信息;系統(tǒng)對模擬量產(chǎn)生越限值時(shí),可以打印記錄并報(bào)警;系統(tǒng)具有事件追憶功能;系統(tǒng)自動記錄所發(fā)生的各類事件,便于操作人員了解供配電系統(tǒng)歷史情況;系統(tǒng)應(yīng)備有潮流分析表;人機(jī)對話功能:操作界面非常友好,菜單操作簡單,重要操作有口令要求;操作機(jī)面漢化;語音報(bào)警;系統(tǒng)具有軟件自診斷功能。

2 電氣火災(zāi)監(jiān)控功能要求

電氣火災(zāi)監(jiān)控主要用于預(yù)防因線間端子或線路發(fā)熱溫度緩慢升高,或泄漏電流緩慢大而引發(fā)金屬性短路、過載故障或接地電弧性故障,進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)具有故障報(bào)警指示功能、復(fù)位功能、消音功能等。并通過電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠在電力監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對電氣火災(zāi)探測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,具體要求同電力監(jiān)控有關(guān)描述。

3 數(shù)據(jù)傳輸

電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及電氣防火災(zāi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由變電所內(nèi)的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總,收費(fèi)站內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸至站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī),服務(wù)區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)區(qū)監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)控交換機(jī),由通信系統(tǒng)配備光纜傳輸至管理分中心;經(jīng)管理分中心的三層以太網(wǎng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸至電力監(jiān)控計(jì)算機(jī)。各場區(qū)內(nèi)的弱電管道由建筑配電專業(yè)統(tǒng)一實(shí)施。

2.2產(chǎn)品需求

1)AM4保護(hù)裝置

裝置應(yīng)針對不同一次設(shè)備可以靈活配置不同的保護(hù)功能,可以實(shí)現(xiàn)10kV及以下電壓等級變配電站保護(hù)測控功能,適用于線路、母聯(lián)、配電變壓器、PT等設(shè)備的保護(hù)和自動控制功能。

?  采用高性能的硬件平臺、工業(yè)級元器件、嚴(yán)酷的EMC設(shè)計(jì),具有在線自檢測試程序;應(yīng)具備獨(dú)立CPU和獨(dú)立RAM,采用高性能處理器作為保護(hù)CPU,配置以大容量的RAM和Flash,使產(chǎn)品具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算和信息存儲能力。

?  裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示,人機(jī)界面清晰易懂;靈活的按鈕設(shè)計(jì),菜單式操作簡單、便捷;配備的計(jì)算機(jī)界面的調(diào)試與分析軟件,調(diào)試及維護(hù)簡單方便。

至少具有8路模擬量通道,可選擇為保護(hù)電流、電壓輸入;交流電壓輸入端口應(yīng)可接相電壓,也可接線電壓或零序電壓或不平衡電壓,適應(yīng)各種PT接線方式。應(yīng)具有零序零序和零序電壓測量功能,并與電力監(jiān)控系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)小電流接地選線功能。至少12路交直流兩用、110V/220V自適應(yīng)的開關(guān)量輸入。至少5路開關(guān)量輸出;所有接口資源均支持圖形化可編程、任意配置。至少具有1個(gè)RS485通信接口、1個(gè)RS232維護(hù)口。

2)多功能數(shù)字式電表

AMC 系列智能電量采集監(jiān)控裝置,是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的 智能儀表,它集成電力參數(shù)的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率 因數(shù))以及電能監(jiān)測和考核管理。同時(shí)它具有多種外圍接口功能可供用戶選擇:帶有 RS485 通訊接口,采用 MODBUS-RTU 協(xié)議可滿足通訊聯(lián)網(wǎng)管理的需要;4-20mA 的模擬量輸出可與測量的電參量相對應(yīng),滿足 DCS 等接口要 求;帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開關(guān)的“遙信"和“遙控"的功能。采用高亮度 LED/LCD 顯示界面, 通過按鍵來實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,非常適用于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。可以直接取代常規(guī)電力變送器及測量儀表。作 為一種智能化、數(shù)字化的前端采集元件,該儀表已廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)、SCADA 系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。

2.3產(chǎn)品上圖方案

本工程10kV/0.4kV配電工程共有24個(gè)變電所,以香爐寺隧道變電所為例,上圖方案如下:

image.png 

1香爐寺隧道10kV上圖方案

image.png 

image.png 

image.png 

image.png 

2香爐寺隧道0.4kV上圖方案

2.4產(chǎn)品明細(xì)

整個(gè)快村營至營盤段新晉高速公路共有24個(gè)變電所,變電所所設(shè)產(chǎn)品類型及數(shù)量如下:

產(chǎn)品類型

電氣火災(zāi)探測主機(jī)

12回路電氣火災(zāi)監(jiān)視器

10KV進(jìn)線測控保護(hù)裝置

10KV出線測控保護(hù)裝置

10KV多功能數(shù)字電表

三項(xiàng)多功能數(shù)字測控電表

三相多功能數(shù)字式電表

九圣營收費(fèi)站

1

4

0

0

0

3

37

北新莊收費(fèi)站(分中心)

1

4

0

0

0

3

36

輝縣服務(wù)區(qū)

2

4

0

0

0

6

42

金牛寺服務(wù)區(qū)

1

4

0

0

0

3

36

主線停車區(qū)

1

4

0

0

0

3

21

香爐寺隧道

1

4

1

1

3

4

44

橫嶺隧道小里程端

1

5

1

1

3

4

45

橫嶺隧道大里程端

1

5

1

1

3

4

45

馬溝隧道小里程端

1

5

0

0

0

4

24

南湖隧道小里程端

1

5

1

1

3

4

45

南湖隧道大里程端

1

5

1

1

3

4

45

韓口隧道小里程端

1

8

2

3

7

5

63

韓口隧道橫洞變電所

1

4

2

4

8

5

34

韓口隧道大里程端

1

7

2

3

7

5

47

白楝樹隧道小里程

1

6

1

2

4

4

40

嵩坪隧道小里程端

1

4

1

1

3

4

44

嵩坪隧道大里程端

1

7

1

1

3

4

57

柳園隧道小里程

1

5

1

1

3

4

45

柳園隧道大里程

1

5

1

1

3

4

45

轎頂山隧道小里程端

1

6

1

1

3

4

51

南馬鞍隧道小里程端

1

6

1

2

4

4

56

南馬鞍隧道大里程端

1

6

1

2

4

4

51

王莽嶺隧道

1

7

1

1

3

4

57

上述所有變電所共計(jì)47臺微機(jī)保護(hù)裝置AM4,160臺電力儀表AMC96L,1010臺電力儀表AMC72L,24個(gè)ANET網(wǎng)關(guān),1套電力監(jiān)控系統(tǒng);24臺電氣火災(zāi)主機(jī)Acrel-6000B3,116個(gè)電氣火災(zāi)監(jiān)視器ARCM。

 

3 系統(tǒng)需求

為實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)配電室的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集,該項(xiàng)目配置一套AcrelEMS-HIW高速公路綜合能效系統(tǒng),主要實(shí)現(xiàn)對新晉高速公路各個(gè)變電所的用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變電所的微機(jī)保護(hù)裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無功補(bǔ)償、發(fā)電機(jī)控制屏、郵箱液位儀、風(fēng)機(jī)軟啟動器和電氣火災(zāi)監(jiān)控等。本系統(tǒng)由用戶管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成,現(xiàn)場設(shè)置的電能表采用屏蔽雙絞線連接至各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器,各分區(qū)數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)分類處理后,通過網(wǎng)線連接至局域網(wǎng)交換機(jī)上傳至電力監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī),實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控功能。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如下:

image.png 

4 系統(tǒng)架構(gòu)圖

AcrelEMS-HIW高速公路綜合能效系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下:

1)電力綜合看板可查看整個(gè)平臺的一個(gè)概況,包括變電站數(shù)量、變電站分布位置;變壓器數(shù)量、總裝機(jī)容量,統(tǒng)計(jì)出的整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)前的總功率和當(dāng)日的總用電,也可監(jiān)測網(wǎng)關(guān)、儀表的運(yùn)行狀態(tài);展示了接入的光伏站點(diǎn)的信息,包括發(fā)電功率和當(dāng)日發(fā)電量;還有運(yùn)維任務(wù)的情況,在辦、辦畢的個(gè)數(shù),統(tǒng)計(jì)出任務(wù)完成率;報(bào)警情況統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)出報(bào)警程度的分布情況,報(bào)警滾動顯示,平臺當(dāng)月每天的報(bào)警數(shù)量統(tǒng)計(jì)

image.png

4 電力綜合看板界面

2)全路段監(jiān)控沿途數(shù)十幾個(gè)配電房繪制在一張K線圖里面,點(diǎn)擊每個(gè)站跳轉(zhuǎn)相關(guān)配電圖畫面顯示,使整條高速公路的配電系統(tǒng)一圖掌握。

image.png 

5  K線圖界面

3)實(shí)時(shí)監(jiān)測:以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。

image.png 

6 九圣營收費(fèi)站配電監(jiān)測界面

 image.png

7 王莽嶺隧道配電監(jiān)測界面

4)電參量查詢:在配電一次圖中,可以直接查看該回路詳細(xì)電參量,包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。

5)運(yùn)行報(bào)表: 查詢各回路或設(shè)備相應(yīng)時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等,報(bào)表格式有日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。

image.png

8 運(yùn)行報(bào)表界面

6)實(shí)時(shí)告警:能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān)、接地刀分、合動作等遙信變位,保護(hù)動作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

7)歷史事件查詢:能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

8)故障錄波: 能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。

9)事故追憶:能夠自動記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息,包括開關(guān)位置、 保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

10)曲線查詢:能夠查詢實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等所有遙測量。

11)用戶權(quán)限管理: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)。系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組(如管理員組、工程師組、操作員組等),在每個(gè)權(quán)限組里分配不同用戶,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

12電氣火災(zāi)監(jiān)測:針對低壓用電環(huán)節(jié)各回路中的剩余電流、溫度和故障電弧等進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測;側(cè)重點(diǎn)為低壓用電環(huán)節(jié)的安全性,當(dāng)剩余電流越限報(bào)警輸出,以提醒維護(hù)人員進(jìn)行安全檢查,防止因漏電引起的火災(zāi)發(fā)生,實(shí)現(xiàn)對高速公路電氣安全預(yù)警。

 image.png

9 電氣火災(zāi)監(jiān)測界面圖

13)遙控功能:根據(jù)電力規(guī)程要求,可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

14)通信管理:可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

5 現(xiàn)場安裝圖片

本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個(gè)高壓開關(guān)柜上,保護(hù)裝置、電氣火災(zāi)監(jiān)測裝置以及電能表現(xiàn)場安裝如下圖所示。

 image.png

 image.png

 

 

10 微機(jī)保護(hù)、儀表、電氣火災(zāi)裝置在新晉高速公路配電工程現(xiàn)場安裝圖片

6 結(jié)語

AcrelEMS-HIM高速公路綜合能效管理系統(tǒng)為高速公路能源管理提供監(jiān)測及控制,主要包括電力監(jiān)控、電氣消防、能耗分析、電能質(zhì)量監(jiān)測和治理環(huán)境監(jiān)控等功能。其中電力監(jiān)控系統(tǒng)及電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)置于各隧道、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等場區(qū)的供配電系統(tǒng),便于運(yùn)營維護(hù)人員對高速公路沿線供配電設(shè)施的運(yùn)營狀況實(shí)時(shí)檢測,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣安全隱患及電氣故障,并能夠?qū)鰠^(qū)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表及統(tǒng)計(jì)有效降低工作人員勞動強(qiáng)度、提高工作效率、避免人為事故發(fā)生、有序保證高速公路可靠運(yùn)行

 

參考文獻(xiàn)

[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6月版



[2] 安科瑞35KV以及下變電所智能配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品二次原理圖集.2020.10月版



[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動化與運(yùn)維解決方案.2020.5月版



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