李洪達(dá)

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司電氣自控室

低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)在管道中的應(yīng)用

李洪達(dá)

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司電氣自控室

長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)低壓部分設(shè)置低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)采集，并實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)在ESD情況下能夠切除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源或動(dòng)力。

智能監(jiān)控；能耗數(shù)據(jù)采集

1.設(shè)置依據(jù)

CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油氣管道工程能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)定》中要求應(yīng)采集油氣管道基本用能單元得總耗電，對(duì)于主要用能設(shè)備能耗計(jì)量為單機(jī)計(jì)量的，分別采集各主要用能設(shè)備能好數(shù)據(jù)。

GB 50253-2014《 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中7.3.4中要求輸油站發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)能夠切除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源或動(dòng)力。

GB 50251-2015 《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中8.3.3中輸氣站緊急聯(lián)鎖應(yīng)具備切斷除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源。

為滿足以上規(guī)范及規(guī)定得要求，在各站設(shè)置低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)一套以實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)采集，站場(chǎng)在ESD情況下能夠切段除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源或動(dòng)力。

2. 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：

配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視：顯示整個(gè)配電系統(tǒng)住接線圖以及運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)

配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：相電壓、線電壓、電流、有功/無(wú)功/視在功率、頻率、功率因數(shù)、有功/無(wú)功電度等。

MCC智能管理：監(jiān)視電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)視電動(dòng)機(jī)用能參數(shù)、電動(dòng)機(jī)故障預(yù)警、報(bào)警和保護(hù)控制等

能耗分析：能耗統(tǒng)計(jì)、能耗對(duì)比、重要設(shè)備用能統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)上傳：監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至站控系統(tǒng)、并接受站控系統(tǒng)得控制指令。

切除回路：接收ESD信號(hào)后切段除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源或動(dòng)力

3. 系統(tǒng)組成

低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層和系統(tǒng)管理層。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控層：是指直接采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)并具備上傳功能的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備，包括低壓各回路智能電力儀表、電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)單元、無(wú)功補(bǔ)償裝置智能控制器、開關(guān)量采集單元、控制輸出單元等。

這些監(jiān)控設(shè)備可獨(dú)立完成測(cè)量、控制、報(bào)警、通訊等功能，一個(gè)設(shè)備的出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不會(huì)影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行。

系統(tǒng)管理層：它集中管理低壓開關(guān)室各設(shè)備，在各低壓配電室獨(dú)立設(shè)置一面通訊控制屏，屏內(nèi)安裝通信管理單元、交換機(jī)等通訊設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)柜上各智能電力儀表通過(guò)RS485 總線方式引至通信管理單元，完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控儀表采集數(shù)據(jù)上傳至人機(jī)界面，并以單線圖和數(shù)據(jù)的方式簡(jiǎn)單明了顯示各低壓回路運(yùn)行參數(shù)；同時(shí)將低壓系統(tǒng)的狀態(tài)上傳至上級(jí)管理系統(tǒng)和接受上級(jí)系統(tǒng)的控制命令。（見圖1）

4. 系統(tǒng)配置

(1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表

圖1

各低壓回路電力儀表、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、無(wú)功補(bǔ)償控制器、數(shù)據(jù)采集控制單元等必須具備RS485通訊接口、通訊規(guī)約采用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)或者SCADA(站控系統(tǒng))一致。

·低壓進(jìn)線、母聯(lián)回路用智能測(cè)控儀表

低壓進(jìn)線、母聯(lián)回路配置網(wǎng)絡(luò)智能儀表實(shí)現(xiàn)如下功能：

遙測(cè)：三相電壓、電流、有功/無(wú)功/視在功率、有功/無(wú)功/視在電度、頻率、功率因數(shù)、電流/電壓總諧波畸變率、2-31次諧波電流/電壓含量分析、奇偶次諧波畸變率等電量參數(shù)；

報(bào)警：具有過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、欠電流、超頻、低頻報(bào)警功能，出口繼電器選擇可以由用戶定制；

遙信：8路無(wú)緣干接點(diǎn)輸入，可以遙信開關(guān)運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)等；

遙控：2-4個(gè)可編程繼電器輸出，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制斷路器分、合閘；

·低壓配電出線回路用智能測(cè)控儀表

低壓各出線回路配置網(wǎng)絡(luò)智能儀表或者智能狀態(tài)采集單元，實(shí)現(xiàn)功能如下：

遙測(cè)：三相電壓、電流、有功/無(wú)功/視在功率、有功/無(wú)功/視在電度、頻率、功率因數(shù)、電流/電壓總諧波畸變率、2-31次諧波電流/電壓含量分析、奇偶次諧波畸變率等電量參數(shù)(配置智能儀表或具有電能測(cè)量功能的電子脫扣器回路)；

遙信：開關(guān)運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)(帶有漏電保護(hù)模塊功能的應(yīng)提供漏電故障信號(hào))等；

遙控：遠(yuǎn)程控制斷路器分閘；

輸入/輸出單元：各8路。

·無(wú)功補(bǔ)償控制器

對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償控制器的監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)功能如下：

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電容補(bǔ)償柜的功率因數(shù)、電壓、電流、頻率、諧波參數(shù)等；監(jiān)視電容投切狀態(tài)、自動(dòng)/手動(dòng)狀態(tài)等。

遙測(cè)：電壓、功率因數(shù)、無(wú)功功率等；

遙信：電容組的投切狀態(tài)、自動(dòng)/手動(dòng)狀態(tài)等；

·低壓MCC回路

低壓MCC出線回路配置網(wǎng)絡(luò)智能電動(dòng)機(jī)控制單元和智能狀態(tài)采集單元。實(shí)現(xiàn)功能如下：

遙測(cè)：三相電壓、電流、有功/無(wú)功/視在功率、有功/無(wú)功/視在電度、頻率、功率因數(shù)等電量參數(shù)(配置智能儀表或具有電能測(cè)量功能的電子脫扣器回路)；

保護(hù)：過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地、堵轉(zhuǎn)、電壓保護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)Te等保護(hù)；

遙信：8路DI輸入，開關(guān)運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)、接觸器狀態(tài)等；

遙控：4路DO輸出，遠(yuǎn)程啟動(dòng)。

故障記錄：8條記錄，記錄電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的原因、時(shí)間，發(fā)生故障時(shí)電動(dòng)機(jī)參數(shù)。

·計(jì)量電度表

低壓進(jìn)線、照明總開關(guān)等處設(shè)置多功能計(jì)量電度表。實(shí)現(xiàn)功能如下：

遙測(cè)：三相電壓、電流、有功/無(wú)功/視在功率、有功/無(wú)功/視在電度、頻率、功率因數(shù)、峰谷電度等電量參數(shù)。

·變壓器溫控儀

對(duì)于變壓器溫控儀部分的監(jiān)控，其設(shè)備由變壓器廠家提供，廠家提供與之通訊的數(shù)據(jù)接口，配置RS485 通信接口，MODBUS規(guī)約。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器三相溫度。

·自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS

對(duì)于ATS 監(jiān)控，其設(shè)備由ATS 廠家提供，應(yīng)提供與之通訊的數(shù)據(jù)接口，配置RS485 通信接口，通訊規(guī)約為MODBUS。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)市電/發(fā)電狀態(tài)，并提供發(fā)電機(jī)啟/停狀態(tài)信號(hào)。ATS 應(yīng)具有發(fā)電機(jī)組日常訓(xùn)練功能。

(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

指完成監(jiān)控系統(tǒng)通訊所涉及的底層通訊鏈路(如RS485 總線)、通訊轉(zhuǎn)換設(shè)備(如以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖收發(fā)器)以及頂層通訊鏈路(如TCP/IP 網(wǎng)絡(luò))等的總稱。這一部分是連接設(shè)備測(cè)控層和系統(tǒng)管理層的紐帶環(huán)節(jié)。

低壓各配電室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備全部通過(guò) RS485 總線引至以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，并現(xiàn)場(chǎng)采集的信息數(shù)據(jù)通過(guò)光纖收發(fā)器和連接光纜建立100M以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)配電室電力設(shè)備的集中監(jiān)控。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝在監(jiān)控管理屏中。供貨商根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)構(gòu)成提供必要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從監(jiān)控管理屏至壓氣站上位機(jī)的通信接口采用光纖。

(3)人機(jī)界面HMI

人機(jī)界面，又稱HMI。顯示整個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)圖、動(dòng)態(tài)刷新顯示電力系統(tǒng)和各主接線圖，主接線圖上能顯示各開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)在線運(yùn)行參數(shù)等。

5. 實(shí)現(xiàn)效果

現(xiàn)低壓智能監(jiān)控在長(zhǎng)輸管道中已經(jīng)得到廣泛得應(yīng)用，并在大力得推廣，系統(tǒng)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)，能夠得到系統(tǒng)內(nèi)部全部參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；對(duì)整個(gè)低壓配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠?qū)Φ蛪号潆娤到y(tǒng)中所有電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全、可靠、準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)監(jiān)視、測(cè)量、控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障、異常實(shí)時(shí)報(bào)警并具有故障追憶功能。能夠根據(jù)站場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，對(duì)相應(yīng)的電氣設(shè)備進(jìn)行分級(jí)控制，

通過(guò)設(shè)置低壓智能監(jiān)控系統(tǒng)，可滿足CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油氣管道工程能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)定》能耗數(shù)據(jù)采集得要求，并可實(shí)現(xiàn)GB 50253-2014《 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50251-2015 《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中切段除消防系統(tǒng)和應(yīng)急電源以外得供電電源或動(dòng)力得要求。

[1]輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50251-2015).中國(guó)計(jì)劃出版社

[2]輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50253-2014).中國(guó)計(jì)劃出版社