低壓智能監控系統在管道中的應用

李洪達

中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司電氣自控室

低壓智能監控系統在管道中的應用

李洪達

中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司電氣自控室

長輸管道站場低壓部分設置低壓智能監控系統以實現站場能耗數據采集，并實現站場在ESD情況下能夠切除消防系統和應急電源以外得供電電源或動力。

智能監控；能耗數據采集

1.設置依據

CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油氣管道工程能耗數據采集技術規定》中要求應采集油氣管道基本用能單元得總耗電，對于主要用能設備能耗計量為單機計量的，分別采集各主要用能設備能好數據。

GB 50253-2014《 輸油管道工程設計規范》中7.3.4中要求輸油站發生火災時，應能夠切除消防系統和應急電源以外得供電電源或動力。

GB 50251-2015 《輸氣管道工程設計規范》中8.3.3中輸氣站緊急聯鎖應具備切斷除消防系統和應急電源以外得供電電源。

為滿足以上規范及規定得要求，在各站設置低壓智能監控系統一套以實現站場能耗數據采集，站場在ESD情況下能夠切段除消防系統和應急電源以外得供電電源或動力。

2. 系統功能

系統可實現以下功能：

配電系統運行狀態監視：顯示整個配電系統住接線圖以及運行狀態、故障狀態

配電系統監測：相電壓、線電壓、電流、有功/無功/視在功率、頻率、功率因數、有功/無功電度等。

MCC智能管理：監視電動機運行狀態、監視電動機用能參數、電動機故障預警、報警和保護控制等

能耗分析：能耗統計、能耗對比、重要設備用能統計分析

數據上傳：監控數據實時上傳至站控系統、并接受站控系統得控制指令。

切除回路：接收ESD信號后切段除消防系統和應急電源以外得供電電源或動力

3. 系統組成

低壓智能監控系統采用分層分布式網絡結構，分為現場測控層和系統管理層。

現場測控層：是指直接采集現場設備數據并具備上傳功能的現場監控設備，包括低壓各回路智能電力儀表、電動機智能保護單元、無功補償裝置智能控制器、開關量采集單元、控制輸出單元等。

這些監控設備可獨立完成測量、控制、報警、通訊等功能，一個設備的出現問題時，不會影響其它設備的正常運行。

系統管理層：它集中管理低壓開關室各設備，在各低壓配電室獨立設置一面通訊控制屏，屏內安裝通信管理單元、交換機等通訊設備?，F場柜上各智能電力儀表通過RS485 總線方式引至通信管理單元，完成現場監控儀表采集數據上傳至人機界面，并以單線圖和數據的方式簡單明了顯示各低壓回路運行參數；同時將低壓系統的狀態上傳至上級管理系統和接受上級系統的控制命令。（見圖1）

4. 系統配置

(1)現場測控儀表

圖1

各低壓回路電力儀表、電動機保護、無功補償控制器、數據采集控制單元等必須具備RS485通訊接口、通訊規約采用的標準應與變電所綜合自動化系統或者SCADA(站控系統)一致。

·低壓進線、母聯回路用智能測控儀表

低壓進線、母聯回路配置網絡智能儀表實現如下功能：

遙測：三相電壓、電流、有功/無功/視在功率、有功/無功/視在電度、頻率、功率因數、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；

報警：具有過電壓、欠電壓、過電流、欠電流、超頻、低頻報警功能，出口繼電器選擇可以由用戶定制；

遙信：8路無緣干接點輸入，可以遙信開關運行信號、故障信號等；

遙控：2-4個可編程繼電器輸出，實現遠程控制斷路器分、合閘；

·低壓配電出線回路用智能測控儀表

低壓各出線回路配置網絡智能儀表或者智能狀態采集單元，實現功能如下：

遙測：三相電壓、電流、有功/無功/視在功率、有功/無功/視在電度、頻率、功率因數、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(配置智能儀表或具有電能測量功能的電子脫扣器回路)；

遙信：開關運行信號、故障信號(帶有漏電保護模塊功能的應提供漏電故障信號)等；

遙控：遠程控制斷路器分閘；

輸入/輸出單元：各8路。

·無功補償控制器

對于無功補償控制器的監控。實現功能如下：

實時監測電容補償柜的功率因數、電壓、電流、頻率、諧波參數等；監視電容投切狀態、自動/手動狀態等。

遙測：電壓、功率因數、無功功率等；

遙信：電容組的投切狀態、自動/手動狀態等；

·低壓MCC回路

低壓MCC出線回路配置網絡智能電動機控制單元和智能狀態采集單元。實現功能如下：

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

保護：過載、斷相、不平衡、欠載、接地、堵轉、電壓保護、啟動時間過長Te等保護；

遙信：8路DI輸入，開關運行信號、故障信號、接觸器狀態等；

遙控：4路DO輸出，遠程啟動。

故障記錄：8條記錄，記錄電動機發生故障的原因、時間，發生故障時電動機參數。

·計量電度表

低壓進線、照明總開關等處設置多功能計量電度表。實現功能如下：

遙測：三相電壓、電流、有功/無功/視在功率、有功/無功/視在電度、頻率、功率因數、峰谷電度等電量參數。

·變壓器溫控儀

對于變壓器溫控儀部分的監控，其設備由變壓器廠家提供，廠家提供與之通訊的數據接口，配置RS485 通信接口，MODBUS規約。實時監測變壓器三相溫度。

·自動轉換開關ATS

對于ATS 監控，其設備由ATS 廠家提供，應提供與之通訊的數據接口，配置RS485 通信接口，通訊規約為MODBUS。實時監測市電/發電狀態，并提供發電機啟/停狀態信號。ATS 應具有發電機組日常訓練功能。

(2)網絡設備

指完成監控系統通訊所涉及的底層通訊鏈路(如RS485 總線)、通訊轉換設備(如以太網網關、以太網交換機、光纖收發器)以及頂層通訊鏈路(如TCP/IP 網絡)等的總稱。這一部分是連接設備測控層和系統管理層的紐帶環節。

低壓各配電室內現場監控設備全部通過 RS485 總線引至以太網網關，并現場采集的信息數據通過光纖收發器和連接光纜建立100M以太網通訊網絡將數據上傳到監控中心服務器上，實現配電室電力設備的集中監控。

網絡設備安裝在監控管理屏中。供貨商根據自身的網絡組態構成提供必要的網絡設備，從監控管理屏至壓氣站上位機的通信接口采用光纖。

(3)人機界面HMI

人機界面，又稱HMI。顯示整個電力監控系統系統圖、動態刷新顯示電力系統和各主接線圖，主接線圖上能顯示各開關運行狀態在線運行參數等。

5. 實現效果

現低壓智能監控在長輸管道中已經得到廣泛得應用，并在大力得推廣，系統內部能夠實現統一的監控平臺，能夠得到系統內部全部參數的實時數據；對整個低壓配電系統的智能化管理，能夠對低壓配電系統中所有電氣設備的運行狀態進行安全、可靠、準確地實時監視、測量、控制，實現系統故障、異常實時報警并具有故障追憶功能。能夠根據站場監控系統的控制要求，對相應的電氣設備進行分級控制，

通過設置低壓智能監控系統，可滿足CDP-G-GUP-IS-046-2012-1 《油氣管道工程能耗數據采集技術規定》能耗數據采集得要求，并可實現GB 50253-2014《 輸油管道工程設計規范》和GB 50251-2015 《輸氣管道工程設計規范》中切段除消防系統和應急電源以外得供電電源或動力得要求。

[1]輸氣管道工程設計規范(GB50251-2015).中國計劃出版社

[2]輸氣管道工程設計規范(GB50253-2014).中國計劃出版社