廠用電采集系統的開發與應用

摘要：為解決老舊電廠非智能電度表不能自動采集而需人工抄表的問題，利用電廠現有的6 kV廠用電WDZ-5200系列保護裝置作為廠用電采集終端，通過RS485線組建通信網絡，以Modbus通信協議進行通信;并借助組態王軟件平臺自主開發一套廠用電量自動采集系統，實現廠用電量的定時自動采集、自動錄入及報表生成;同時，通過設備電量數據庫統計分析，合理分配廠用電，降低廠用電率。根據設備累計運行時間，合理安排設備保養維護及備用設備定期切換，以保證設備的安全穩定運行。該系統既可減少購買采集裝置的成本，又可避免二次回路的變動，可在老舊電廠或同類應用中推廣。

關鍵詞：廠用電采集;組態王;保護裝置;自動抄表;廠用電率

0? ? 引言

粵瀧火力發電有限責任公司于2003年投產，6 kV廠用電系統所有負荷的電量均由老式電度表計量。電度表僅有就地顯示功能，如果想統計電量就只能到就地進行抄表，并人工將數據錄入表格進行統計。而人工抄表不可避免會造成人為誤抄和抄表不及時的情況發生，使其錄入的數據不準確。

為實現廠用電量的自動采集與統計分析，該文利用6 kV廠用電系統保護裝置進行電量采集，既可以節省購置采集模塊的成本，又可以減少二次回路的變動;并借助廠站自動控制系統常用的組態王組態軟件平臺，自主開發一套廠用電量自動采集系統。

1? ? 系統硬件網絡建設

1.1? ? WDZ-5200系列保護裝置介紹

粵瀧火力發電有限責任公司6 kV廠用電的保護裝置主要為東大金智的5200系列，電源開關保護采用WDZ-5211線路保護測控裝置，6 kV電機保護采用WDZ-5232電動機保護測控裝置，變壓器保護采用WDZ-5242變壓器保護測控裝置。5200系列的保護裝置集保護、測量、計量、控制、通信于一體，其內嵌智能電度表，可以進行有功電能、無功電能、正向電能和反向電能的計算，可以充當廠用電的采集單元，節省了另行購買廠用電采集裝置的成本。

1.2? ? RS485組網

6 kV廠用電母線分為ⅠA、ⅠB、ⅡA、ⅡB四段，包含12臺變壓器、28臺電機、4個電源進線開關，共44個間隔。所有間隔采用的WDZ-5200系列保護裝置均具有RS485通信接口，而RS485是工業自動控制較為成熟和穩定的通信方式，其最長傳輸距離1 200 m，同一總線上可掛接多個節點，完全可以滿足服務器至6 kV配電室的距離（200 m）以及所有需采集設備的數量要求。因此，本次開發采用RS485通信方式組網。

1.3? ? 網絡拓撲圖

由于6 kV廠用電的ⅠA、ⅠB段母線為#1機組設備，ⅡA、ⅡB段為#2機組設備。為使#1、#2機組之間相互獨立，確保各機組安全穩定運行，組網方式將每段6 kV母線分別接入485集線器，再由485集線器連接至集控室的服務器。拓撲圖如圖1所示。

2? ? 系統軟件開發

2.1? ? 組態王介紹

組態王是新型的工業自動控制系統開發軟件，具有適應性、開放性好，易于擴展，經濟，開發周期短等優點。在組態開發方面，其畫面、數據、動畫有較好的操作性，充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構成監控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利地生成各種報表，還具有豐富的設備驅動程序和靈活的組態方式、數據鏈接功能，因此比較適合發電廠技術人員進行系統開發。

2.2? ? 通信協議及數據量開發

WDZ-5200系統保護通信協議可選Modbus、DBJ2.0、103通用版本，103專用版本等。Modbus通信協議由于其標準性、開放性和免費等優點，在工業控制自動化領域應用廣泛。而組態王串口通信也以Modbus通信協議為主，因此本次開發采用通俗易懂、兼容性好的Modbus通信協議。

根據廠用電采集系統需求，并結合WDZ-5200系列保護裝置的設備點表，總結出采集系統所需采集的數據量有開入量（分位、合位）、模擬量（電流、電壓）和遙脈量（正向有功），其數據類型分別為Bit、WORD和DWORD。與組態王變量的關聯表如表1所示。

2.3? ? 數據庫

數據庫的開發選用Windows服務器內自帶的Access數據庫，其輕便、經濟、易管理。

連接mydb.mdb數據庫主要命令：

SQLConnect（ DeviceID， "dsn=mydb;uid=;pwd="）;

3? ? 系統模塊的應用

3.1? ? 電能量自動采集

之前電廠采用人工現場抄表，一次需耗時30 min，加上人工錄入數據時間10 min，共需耗時40 min。而且人工抄表、人工錄入等流程存在不及時、數據錯漏等現象。而廠用電采集系統可以自動在整點采集各廠用電設備的電量，并自動錄入數據庫，實現24 h無人值守自動抄表。經現場調試，2 s內可以實現6 kV廠用電44個間隔的電量采集，采集速度快，數據準確，很好地解決了人工抄表的問題，保證了電量數據的準確性，有利于后期的數據分析、廠用電率計算等。

3.2? ? 電量統計與分析

電量數據經廠用電采集系統采集并錄入數據庫后，可以實現總體廠用電量或單臺設備按年、月、日進行統計與分析。根據電量分析對比，可以了解設備運行情況，對能耗變化較大的設備或系統進行分析，有利于及時發現設備異常，防止設備事故發生;同時，根據電量時段分析，掌握廠用電量，并結合機組負荷合理分配廠用電，可以降低機組廠用電率。

3.3? ? 設備運行管理

廠用電采集系統可以準確統計設備的運行時間，特別是對啟停頻繁的排粉機、磨煤機實現運行時間統計。當設備運行時間累計達到一定值時，會自動提醒運維人員對設備進行維護，如開關定檢、電機加油等。而對于具有備用電機及備用變壓器的系統，運維人員可根據累計運行時間進行設備的切換操作。對設備的精準管理，有利于保障設備的安全運行，降低設備故障率，防止設備異常影響機組安全穩定運行。

4? ? 結語

自主開發的廠用電采集系統，經現場測試，2 s內可完成所有數據采集并錄入。該系統具有歷史電量數據查詢分析、電量報表自動生成、設備累計運行時間提醒等功能，解決了老舊電廠需人工抄表，抄表不及時，抄表數據錯漏等問題。同時，該系統可實現廠用電率及設備的智能管理，促使機組節能環保及安全穩定運行。

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收稿日期：2020-04-16

作者簡介：韓新（1982—），男，廣東陽江人，電氣運行工程師，從事電廠電氣工程及自動化通信工作。