无锡普利司通配电监控系统的设计与应用

0  概述

    普利司通是世界上大的橡胶轮胎制造企业之一，2010年世界财富500强第289位，有49家大型轮胎制造基地，134家橡胶关联企业，14万员工遍布全球23个国家和地区。BRIDGESTONE轮胎凭着**的行驶性能应用于飞机、汽车等各种交通工具，被众多世界有名的汽车制造厂商选为配套轮胎，并且为参加F1赛车的车队提供轮胎，帮助其多次获得了比赛**。

    普利司通（无锡）轮胎有限公司是日本株式会社普利司通下属的独资企业，是普利司通集团的第47个工厂，也是中国的第3个工厂，注册资本1.89亿美元。公司提供优良的环境、先进的工作配套设施和优厚的福利待遇，为员工搭建起拓展才华的舞台。

    本项目为无锡普利司通变电所电力监控系统。根据配电系统管理的要求，需要对无锡普利司通八个变电所的高压出线回路开关状态进行电力监控，以保证用电的**、可靠和高效。

    Acrel-2000型低压智能配电系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集中管理。

1  客户需求

    客户要求电力监控系统监控范围涵盖10KV的八个高压变电所的出线回路，要求每个变电所的数据采集器必须配备一个能够断电运行一小时的UPS不间断供应电源，所有数据采集器直接通过各配电所的局域网口（客户提供）接入监控系统主机。电力监控系统要求如下：

    1.实时监测各回路的开关量变位；

    2.开关量报警短信群发功能；

2  系统结构描述

    本监控系统主要实现无锡普利司通八个变电所10kV配电系统进行用电监控与集中管理；监控范围为普利司通每个变电所的高压出线回路的开关状态进行远程实时监控和集中管理。该系统总计有8只仪表（ARTU-K16），每个变电所一只电力仪表，由于每个变电所都有局域网口故置一个一口串口服务器，采用局域网组网连接，值班室的监控主机也直接接入局域网实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

    本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

    间隔设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关量等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

    网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

    站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

    以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据高传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，大传输距离为1.2km。

3  电力监控系统主要功能

3.1  人机交互

    系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，图形显示高压配电系统电气一次主接线图，实时显示各回路的通讯状态是否异常；高压二次系统图，画面实时动态刷新；开关量状态显示。

3.2  事件记录

    实时遥信报警信息，开关发生变位时及时产生报警信息，提醒用户及时处理故障。

    历史事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

3.3  短信群发

    系统内高压出线回路开关量变位报警记录群发至配电系统相关管理人员的手机上，方便管理人员及时对事故进行分析和处理。

3.4  用户权限管理

    针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的**，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

4  案例分析

    无锡普利司通电力监控系统分八个变电所，本项目针对这八个变电所的10kV配电系统进行用电监控与集中管理；监控范围为普利司通每个变电所的高压出线回路的开关状态进行远程实时监控和集中管理。

    每个变电所采用一个ARTU-K16遥信单元，它能监测16个配电回路的开关量状态。该仪表采用光电隔离技术，实现输入输出的电气隔离，与上位机通过RS485总线进行数据交换，实时反映输入信号状态，并可存储事件顺序记录。

    系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯故障。见图（2）。

图（2） 高压系统一次图

    高压配电回路二次图见图（3），遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。

图（3）低压配电二次图

    遥信报警功能，主要完成对高压各出线回路的开关运行状态和负载进行监控，对开关变位弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。具备历史查询功能。见图（4）、图（5）和图（6）。

图（4） 实时遥信报警信息

图（5）历史遥测报警信息查询

图（6）事件报警记录查询

    短信群发功能，主要对高压各出线回路的开关量状态变位报警然后通过短信群发至配电系统相关管理人员，能够及时的对事故报警情况进行分析和处理，避免发生重大事故和经济损失。

5  结束语

    随着社会的发展及电力的广泛应用，电力监控系统已成为国内各地重点工程项目、标志性建筑/大型公共设施等大面积多变电所用户的必然选择，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在无锡普利司通变电所的应用，可以实现对变电所高压配电回路用电的实时监控与集中管理管理，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框及语音提示该系统运行**、可靠、稳定，为变电所用户解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的社会效益。［2］

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10