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浅析智能配电在企业管理中的应用

点击次数:84发布时间:2022-02-08

安科瑞 于洋 陈聪

摘要:随着物联网技术的成热及数字化与应用场景的深度融合,智能配电正在重新定义电力系统的管理。对此,安科瑞认为绿色能源管理的理念融合智能配电的技术、架构和部署,将助力管理者更加从容地应对当下及未来的挑战。当然,这场变革需要企业与技术的相互赋能。

关键词:智能配电;电力监控

0.引言

传统的电力设备在投运后就如同被锁进了"黑箱",设备与设备、设备与系统、系统与人之间形成了无数信息孤岛,以电力运维为例,现场人员只能通过“测温度" “闻气味" “听声"等方式完成设备的巡检,管理的尺度和标准较难达到统一。

1.激活数据,焕新价值 

在配电系统信息化阶段,通过将数据采集和传统配电系统进行耦合,实现了电气设备的状态信息、电能参数等数据的可视化基于可视化平台,电力设备运维、能效分析及故障后 的系统恢复有了一定的依据和抓手但这一阶段的电力管理仍然停留在信息监测的层面

智能配电系统则从根本上改变了这一局面。一方面,智能配电系统是基于对站点、厂区、园区进行整体规划设计,确保资产可追溯、设备可互联、状态可感知,强弱电、软硬件  系统全集成。除了运行类的信息监测外,智能配电系统还可实  现对预警类信息、资产信息、能耗信息的系统整合,甚至帮助管理者直接生成具有指导性的多种专家级分析报告.在整个  管理过程中,涉及两个方向的信息流动一个是从作业层到管理层、决策层的信息流,一个是从决策层、管理层到作业层的工作任务流,智能配电能够天然地打通基于数据采集、信息分   析、知识凝结、模型建立过程中的信息流动障碍,避免冗余信息干扰。另一方面,智能配电能够通过工单管理、设备台账在工作任务流当中形成闭环,确保管理主张在组织当中的落地  二者的相互融合充分挖了数据的潜力和价值,帮助企业实现管理水平的提升。

2.提升系统,焕新精细化管理 

对于石油化工企业,安全生产管理意义重大、影响深远连续的生产运营、复杂的负荷类型、严苛的工况等,对用电的连续性、可靠性、部署灵活性以及电力系统的韧性均提出了更高的要求

除了依赖于设备本身的可靠性以及人员自身的安全意识外,精细化管理的思想需要贯穿管理体系的各个环节一方面,管理者需要用更加明确量化、具体的标准取代笼统模糊的管 理要求,将模糊的决策转化为具体可行的举措;另一方面,从时间维度上需要将关注点从运营阶段扩展至前期设计以及项目投运后的持续优化中

面对能耗信息的不透明以及系统和设备状况的不可知,基于零散的数据,管理者难以进行优先级区分和科学的决策而智能配电系统能基于中低压、软硬件、强弱电、源网荷储一 体化的系统,将数据进行层级化的归总,按照紧急程度和影响等级进行重要性分级,根据预警、事件、需处理、待优化进行分类,对能耗使用及设备资产等信息进行集中可视化的呈现, 以此来帮助不同层级的管理者形成系统性的洞察,助力决策和系统调度

有了清晰的目标,需要流程和组织来保障实施智能配电系统能够充分发挥数字化软件及平台对于任务管理的优势,将系统运维工作流程进行固化,构建起故障发生、工单创建、现 场检修、数据记录、结果上传的闭环,确保管理目标的合理拆解,管理决策得到有效地实施。

智能配电系统通过预警性数据及设备状态参数的釆集、结合用户自身或外部专家对资产信息的分析,形成具有前瞻性的设备维护、备品备件、停工检修计划。特别是对一些重要的 系统操作,基于智能配电系统进行操作预演"可帮助用户预知这些变化将对系统造成什么样的影响,应该采取何种相应措施,避免由于错误预判或不当操作带来无法挽回的损失

不可忽视的是,精细化管理应该起始于项目的设计规划阶段由于任何一个系统都并非只是各个元素的简单叠加,系统设计需要充分考虑元素之间的关联,例如,石油化工企业电力系统中包含大量直流负荷和非线性负荷,需要充足的系统冗余及抗扰动能力,才能满足使用和扩容的需求通过在设计规划期建立完整的系统模型,进行多维度的分析、优化及验证,智能化电力系统软件将提升系统的设计、计算、验证和优化的效率

3.赋能电力管理者及系统运维人员

数字化始终不是目的而是手段,且其作用对象除了供配电系统本身之外还有企业人员。这一点对石化企业来说,更加弥足珍贵。

首先,智能配电系统的电力分析软件一方面可以弥补常规仿真培训系统的不足之处,加深调度员和值班员对于系统运行时的异常与故障以及保护机理的理解,强化预见、分析、判断和处理系统异常和事故的能力;另一方面可以加强对风险源头的预防和应对,调整工作的习惯不当操作,从而减少各类事故的发生 

其次,智能配电系统能够实现远程运维。这一点对厂区规模逐步扩大的石化企业来说,将降低运维人员的巡检密度、劳动强度以及突发事件的处理难度。例如,一个3平方公里的炼化厂区,一般在主站保留1-2名运维人员值守,其他变电室则采用巡检模式,在无智能配电系统的情况下,一旦发生故障人员往往无法及时赶到并处置问题:而通过远程运维的功能,运维人员可以清晰地定位故障,提前判断故障的原因,加速排查和抢修的进度

再次,经验丰富的“老法师"与当前的“新生代"在职业发展方面存在着巨大观念差异,因而设备管理、运维等工作很大程度还是依靠“老法师"的个人经验利用智能配电系统能够将所有设备、装置等资产信息进行电子化存档,相关人员只需通过手机扫描二维码即可获取到设备台账并能效地进行设备管理它避免了因人退休、离职等造成的信息和能力的断

档,让核心资产管理更具连续性,更有利于保障整体系统的安全可靠、企业数字化能力和体系的建设,也是在为“新生代"员工搭建个人成就和发展的平台,促进企业与员工的相互成就和共同发展。

4.安科瑞产品介绍

4.1概述

Acrel-2000Z电力监控系统是安科瑞电气股份有限公司根据电力系统自动化及无人值守的要求,针对35kV及以下电压等级研发出的一套分层分布式变电站监控管理系统。该系统是应用电力自动化技术、计算机技术和信息传输技术,集保护、监测、控制、通信等多功能于一体的开放式、网络化、单元化、组态化的系统,适用于35kV及以下电压等级的城网、农网变电站和用户变电站,可实现对变电站方位的控制和管理,满足变电站无人或少人值守的需求,为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的保障。

 

4.2 系统结构

Acrel-2000Z电力监控系统采用分层分布式设计,可分为三层:站控管理层、网络通信层和现场设备层,组网方式可为标准网络结构、光纤星型网络结构、光纤环网网络结构,根据用户用电规模、用电设备分布和占地面积等多方面的信息综合考虑组网方式。

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4.2.1 实时监测

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统人机界面友好,能够以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中,10kV配电系统中监测的开关量主要有:断路器分、合闸信号,手车工作、试验位置信号,远方/就地切换位置信号、弹簧储能状态信号、接地刀合分信号、变压器超温跳闸信号、高温报警信号,保护跳闸信号和事故预告信号;400V低压进线回路电参量主要有:开关状态、三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值;400V低压出线回路主要有:开关状态、断路器故障脱扣告警、三相(单相)电流、三相功率。

 

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4.2.2 详细电参量查询

在配电一次图中,可以直接查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能,并可以查看24小时相电流趋势曲线。

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4.2.3运行报表

查询各回路或设备时间的运行参数,报表中显示电参量信息应包括:各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

 

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4.2.4 实时告警

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统具有实时报警功能,系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位,保护动作、事故跳闸等事件发出告警。系统还具有实时语音报警功能,能够对所有事件发出语音告警。

 

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4.2.5 历史事件查询

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。

 

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4.2.6 电能统计报表

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能,用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况,即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

 

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4.2.7 用户权限管理

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

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4.2.8 网络拓扑图

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态,能够完整的显示整个系统网络结构;可在线诊断设备通信状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

 

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4.2.9 电能质量监测

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统可以对整个配电系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。例如配电系统维护人员可以通过谐波分析界面掌握配电系统的谐波含量,及时采取相应的措施提高配电系统的可靠性,减少因谐波造成的供电事故的发生。

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4.2.10 遥控

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面,可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

 

4.2.11 通信管理

安科瑞Acrel-2000Z电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主程序右键打开通信管理程序,然后选择通信控制启动所有端口或某个端口,快速查看某设备的通信和数据情况。

 

4.2.12 故障录波

Acrel-2000Z电力监控系统可在系统发生故障时,自动准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况,通过对这些电气量的分析、比较,对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

 

4.2.13 事故追忆

Acrel-2000Z电力监控系统可自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时稳态信息,包括开关位置、 保护动作状态、遥测量等,形成事故分析的数据基础。

 

4.2.14 Web访问

展示页面显示变电站数量、变压器数量、监测点位数量等概况信息,设备通信状态,用电分析和事件记录。首页显示场站的变压器数量、回路个数、有功功率、无功功率、用电量、事件记录等概况信息,可通过实时监控、变压器、通信、视频切换到需要查看的界面。

实时数据曲线可监测各个回路的线缆温度、电压、电流、功率曲线信息。实时变压器曲线可监测变压器的状态,某天的电压、电流、功率、用电量等曲线信息。接线图页面通过一次图实时反映电气参数变化,包括遥测、遥信等信息(遥信信号需要断路供辅助触点支持),刷新的时间<=5s。能耗统计页面显示各回路的功率峰值和用电量峰值,功率、电能趋势曲线,电能环比, 用电排名。运维管理-通信状态显示监测接入系统设备的通信状态。

 

4.2.15 APP访问

设备数据页面显示各设备的电参量数据以及曲线。

 

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4.3 相关产品

 


型号

主要功能

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AM5SE-F

线路保护装置

三段式过流保护(可经低压闭锁,可带方向)、反时限过流保护(可经低压闭锁)、两段式零序I01过流/反时限过流保护、两段式零序I02过流/反时限过流保护、重合闸、后加速过流保护(可经低压闭锁)、过负荷告警、过负荷跳闸、失压跳闸、失压告警、过电压保护、零序过压保护、逆功率保护、低频减载/高频保护(可经滑差闭锁)、PT断线告警、控制回路断线告警、FC回路配合的过流闭锁功能、非电量保护、检同期

AM5SE-T

变压器保护装置

三段式过电流保护(可经复合电压闭锁) 、反时限过流保护(可经复合电压闭锁)、两段式零序I01过流保护、两段式零序I02过流保护、零序反时限过流保护、过负荷告警、过负荷跳闸、PT断线告警、控制回路断线告警、非电量保护

AM5SE-UB

PT并列及监测装置

I母PT投入、II母PT投入、PT自动并列解列、PT遥控并列解列、I母PT低电压告警、I母PT过电压告警、I母PT零序过压告警、I母PT断线告警、II母PT低电压告警、II母PT过电压告警、II母PT零序过压告警

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APQM-E

电能质量监测装置

暂态数据(电压暂降、电压暂升、短时中断、冲击电流等)

稳态数据(电流、电压、功率;基波;电压偏差;频率偏差;短闪变、长闪变;电压波动等)

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ASD320

智能操控装置

Ø一次回路模拟图动态指示;带电显示及自检/核相;两路独立温湿度测量与控制;开关触头、电缆搭接头温度测量功能;断路器分合次数计数;语音防误提示;分/合闸、远方/就地转换开关;分合闸回路完好指示;分合闸回路电压测量;预分预合闪光指示功能;人体感应自动照明控制。

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ATE200

无线测温传感器

温度监测

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ARB5-M

弧光保护主控单元

8组弧光保护、4组失灵保护、4组电流回路TA监测、4组三相电流采集、11路可编程跳闸出口、非电量保护、装置故障告警;2路RS485、2路以太网、1路打印接口、1路IRIG-B码对时接口

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ARB5-E

弧光保护扩展单元

弧光信号采集

模拟状态传输

配合ARB5-M主控单元使用

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ARB5-S弧光探头

弧光信号监测

 

5.结语

要实现智能配电在石化行业的铺开和落地,需要行业生态圈的共同参与基于绿色源管理理念,安科瑞电气从能源生产、输送、储存和使用全过程中提供端到端的解决方案,满足供给侧清洁能源优化配置与消纳、需求侧电能替代和多能互补等多重需求不断完善对本地生态圈的打造,连结产业链上下游的参与者,一同致力于对智能配电的推动和石化行业的绿色转型,携手共赢未来

参考文献:

[1]智能配电焕新企业管理.吴小任

[2]智能电网用户端电力监控/电能管理/电气安全(产品报价手册).2021.07版

[3]企业微电网设计与应用手册.2020.06.

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