大型變配電電力監(jiān)控系統(tǒng)及其設(shè)備布線

陳衛(wèi)

（上海市安裝工程集團(tuán)有限公司）

1 引言

某電子廠房一期工程建筑總面積為146 097m2，20kV的變配電室分布在6個單體，包括位于1層、3層和地下1層的變配電室，共125臺變壓器，791臺低壓柜和35臺高壓柜。設(shè)備的正常運行需要多種控制信號及其相應(yīng)的電源。由于設(shè)備布線電纜類型較多，現(xiàn)場施工時的作業(yè)面較大，給監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的安裝與布線帶來了一定難度。論文結(jié)合實際工作經(jīng)驗對監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備布線展開論述。

2 電力監(jiān)控SCADA系統(tǒng)

整個低壓變配電電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控室位于F1單體2層，其他各單體設(shè)置1個電力監(jiān)控子部分，圖1為電力監(jiān)控子部分系統(tǒng)示意圖。

圖1 配電室部分監(jiān)控系統(tǒng)子部分

低壓變配電主要包括7個單體：生產(chǎn)廠房F1單體支持區(qū)、2樓FMCS監(jiān)控室建立調(diào)度站、F1單體1樓各終端變配電站、E1單體終端變配電站、C1單體終端變配電站、S2單體終端變配電站進(jìn)行實時監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在確保子站中各控制系統(tǒng)獨立且安全監(jiān)視運行的基礎(chǔ)上，作為集中監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)對目標(biāo)范圍內(nèi)所有裝置的過程參數(shù)實行監(jiān)視和報警，同時應(yīng)具備顯示、控制、報警、報表、記錄和管理等功能，以實現(xiàn)一體化的監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)軟件

SCADA系統(tǒng)采用GE的Proficy iFIX軟件，網(wǎng)絡(luò)采用雙星型結(jié)構(gòu)并采用分層分布設(shè)計。整個監(jiān)視中心分為3層，其中，下層為系統(tǒng)接口層，通過各種接口對各系統(tǒng)及設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，中間為SCADA監(jiān)視層（中心控制室），由采集服務(wù)器與各子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，同時將數(shù)據(jù)存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中[1，2]。

2.2 系統(tǒng)配置

2.2.1 服務(wù)器室設(shè)備

服務(wù)器室的設(shè)備有：

1）歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器作為實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺，可在極高的速度下收集和建立文件，并發(fā)布大量的實時現(xiàn)場過程信息：

①CPU雙E5；

②內(nèi)存為32G；

③硬盤為雙硬盤，各1T；

④電源為雙電源。

2）中心交換機(jī),交換機(jī)為網(wǎng)絡(luò)通信核心部件，具備光/電網(wǎng)絡(luò)接口，支持直流供電，光口采用1000Mbit/s，電口采用100Mbit/s。

3）數(shù)字量輸入模塊，用于采集FMCS管理系統(tǒng)中心室內(nèi)各設(shè)備的報警信號。

4）GPS，采用北斗和GPS雙模對時裝置。

5）其他，包括機(jī)架、光纖盒、光線跳線和端子等。

2.2.2 FMCS中控室設(shè)備

FMCS中控室設(shè)備有：

1）移動工作站，配置2臺移動工作站，應(yīng)用于現(xiàn)場測試；

2）彩色打印機(jī)，打印機(jī)具備基本的網(wǎng)絡(luò)共享功能，配屬標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，可以被系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)識別。

2.2.3 子站設(shè)備

子站設(shè)備有：

1）數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，同時將數(shù)據(jù)存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中；

2）備用服務(wù)器，數(shù)據(jù)采集備用設(shè)備；

3）網(wǎng)關(guān)，具有冗余功能的Mobdus網(wǎng)關(guān)；

4）交換機(jī)，子站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具備光/電網(wǎng)絡(luò)接口，光口采用1000Mbit/s，電口采用100Mbit/s；

5）數(shù)字量輸入模塊，用于采集室內(nèi)開關(guān)的狀態(tài)信號。

2.3 現(xiàn)場敷設(shè)

SCADA系統(tǒng)2樓FMCS監(jiān)控室至各單體配電室接線如圖2所示。

FMCS服務(wù)器位于F1單體2樓，1樓配電室安裝通訊屏7面，其他5個單體，每個單體安裝通訊屏1面，在其施工過程中需注意以下幾點：

圖2 2樓FMCS監(jiān)控室至各單體配電室接線示意圖

1）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不設(shè)置單獨的接地網(wǎng)，因此，接地線和變電站與接地網(wǎng)連接，系統(tǒng)的機(jī)箱、機(jī)柜以及電纜屏蔽層均應(yīng)可靠接地[3]；

2）配線應(yīng)排列整齊且不得使端子排受力[4]；

3）電纜芯線端子應(yīng)套上有標(biāo)記的數(shù)碼管且字跡清楚，不宜脫色；

4）線纜使用剝線鉗剝出線纜長度合適，使用壓接鉗壓接時應(yīng)牢固且可靠；

5）為確保供電的可靠性，監(jiān)控屏（柜）采用集中UPS供電，交流電源電壓在85%～110%的額定范圍內(nèi)，諧波分量≤5%；

6）柜體尺寸及顏色應(yīng)滿足業(yè)主要求，且監(jiān)控系統(tǒng)中任何一個設(shè)備故障時，不得影響其他設(shè)備的正常運行。

SCADA通訊屏現(xiàn)場施工情況如圖3所示。

圖3 SCADA通訊屏現(xiàn)場施工圖

3 設(shè)備布線

設(shè)備布線包括由站用箱引至變壓器、環(huán)網(wǎng)柜和低壓柜的動力電源線，由上級高壓柜引來的變壓器或者環(huán)網(wǎng)柜的控制電纜，母聯(lián)柜之間的聯(lián)鎖電纜等，各種線規(guī)格型號如表1所示。

圖4 變壓器溫控器接線端子圖

表1 設(shè)備布線主要線纜規(guī)格型號

所有電纜進(jìn)入變壓器柜內(nèi)后，按規(guī)定穿過預(yù)留孔到達(dá)相應(yīng)設(shè)備，動力電源線到進(jìn)線柜端子后再引出2路，若變壓器前端無環(huán)網(wǎng)柜，則直接引至變壓器溫控器，若變壓器前端有環(huán)網(wǎng)柜，則電源線一路至環(huán)網(wǎng)柜，一路至變壓器溫控器，各饋線柜電源線由進(jìn)線柜端子引出至各饋線柜電源端子。電源線引至變壓器溫控器端子后，由溫控器引出電源分別于變壓器內(nèi)的風(fēng)扇電源、照明電源、電磁鎖電源和連鎖開關(guān)電源等。

當(dāng)變壓器與上級高壓開關(guān)柜不在同一配電室或距離較遠(yuǎn)時，在變壓器前端設(shè)置1臺環(huán)網(wǎng)柜，以提高供電的可靠性。若變壓器前端無環(huán)網(wǎng)柜，則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排，若變壓器前端有環(huán)網(wǎng)柜，則上級高壓柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排，若變壓器前有斷路器開關(guān)的環(huán)網(wǎng)柜，則僅需變壓器前端環(huán)網(wǎng)柜控制電纜引至變壓器溫控器端子排。

3.1 變壓器布線

電源線、控制線和SCADA線從低壓橋架由變壓器預(yù)留孔引至變壓器后，電源線從變壓器與饋線柜預(yù)留孔接到饋線柜電源端子，控制線通過線槽敷設(shè)至變壓器溫控器接線端子，SCADA線分別接著溫控器和饋線柜端子，由饋線柜引至各低壓柜。變壓器溫控器接線端子如圖4所示。

控制電纜為7芯電纜，分別與溫控器超溫跳閘、超溫報警和連鎖開關(guān)連接。電源端與照明、電風(fēng)扇及電磁鎖等連接，如圖4中的21、22、11、12、N和L等端子。當(dāng)變壓器工作環(huán)境溫度低于80℃時電風(fēng)扇關(guān)閉，超過100℃時電風(fēng)扇開啟，環(huán)境溫度超過130℃時超溫報警，超過150℃時超溫跳閘。現(xiàn)場接線情況如圖5所示。

圖5 變壓器溫控器接線現(xiàn)場圖

在變壓器內(nèi)部敷設(shè)時，使用線槽沿著變壓器殼體敷設(shè)，線槽及線路綁扎應(yīng)固定并在接頭處留出余量，用防火泥封堵穿孔處，使風(fēng)扇、變壓器殼體及變壓器本體的接地滿足設(shè)計要求。

3.2 低壓柜布線

成套低壓柜進(jìn)線主要包括電源線和SCADA線，其配線應(yīng)整齊、清晰和美觀，引入柜內(nèi)的電纜應(yīng)排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應(yīng)牢牢固定，不得使端子排受力。線連接完成后需進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整整定值，確保反饋出的數(shù)據(jù)符合設(shè)計調(diào)試范圍。

4 結(jié)語

通過對某大型電子廠房變配電室設(shè)備電力監(jiān)控系統(tǒng)中所用軟件、系統(tǒng)配置和施工相關(guān)情況以及現(xiàn)場設(shè)備電源線、控制線的接線原理和現(xiàn)場施工方法的論述，經(jīng)現(xiàn)場試驗和設(shè)備送電運行得出其現(xiàn)場設(shè)備運行情況良好，因此，該電子廠房電力監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備布線可以為類似的工程施工提供參考。