北京地铁电能质量管理系统方案V2

施耐德电气（中国）投资有限公司1北京地铁电能质量监测系统方案2008-8-72008-8-20施耐德电气（中国）投资有限公司21.概述在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控管理方案。施耐德电气公司的PowerLogic电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能管理解决方案。PowerLogic系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应，预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过PowerLogic系统提供的信息进行电力成本控制，减少停电时间并优化设备运行。2.地铁供电系统概况主变电站牵引供电系统变配电系统车站降压变电所车站动力照明配电系统牵引降压混合变电所车辆段降压变电所车站环境控制系统配电控制中心降压变电所集中冷站降压变电所地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统，AFC系统，送风，冷却水泵等。低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机械，通常由由一路电源供电。施耐德电气（中国）投资有限公司33.地铁电能管理系统需求全面实时掌握电气参数专业的电能质量管理详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等）数据访问的共享4.PowerLogic系统结构系统管理层(客户端)系统管理层(服务器)通讯接口层现场监控层4.1系统管理层电能质量监控系统采用基于Client/Server（客户端/服务器）模式的分布式网络结构,以多进程、多任务、抢占式Windows2003中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点资源和均衡网络负担。4.2通讯接口层通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。4.3现场监控层智能化电能质量监控装置ION7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。PM800系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线。施耐德电气（中国）投资有限公司45.终端监测设备I．电能质量监测装置（ION7650）ION7650是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样、电压骤升/骤降记录、闪变、电压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或IEC标准。其强大的I/O功能可应用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；主要技术指标：各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达511次谐波分析谐波测量精度满足IEC61000-4-30A级波形采样（最高1024点/周波)；电压偏差监测频率偏差监测(0.005Hz)；电压骤升/骤降监测；瞬变监测（最小20μs）电压扰动方向判断（DDD）电压波动及闪变(Pst和Plt)测量，满足IEC61000-4-15；故障录波；序分量测量及电压不平衡度分析；零线谐波电流监测；电能质量超标报警和记录；大容量数据存储和记录；全电量电参数测量，电能精度满足IEC606870.2S；RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet多通信口可选；WEB页面访问开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；II．PM810电力参数测量仪PM800系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。电流和电压精度0.1％;电能和功率精度0.5％;每个周波采样数128点。真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；可设定的累加模式。谐波畸变（电流和电压）数据记录功能：最大/最小瞬时值报警功能可以扩展的I/O模块施耐德电气（中国）投资有限公司56.系统功能IONEnterprise从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图形，便于管理人员直观使用。在数据管理方面，软件支持Microsoft的IIS技术及SQLSERVER2005标准的数据库配置的WEB服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可通过IE浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系统有很好的互联与扩充能力。数据采集与累计♦电能计量和其它参数计量等。♦完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，实现装置的远程设置和版本升级。♦具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU等电力设备的接口，通过Modbus、RTU或ModbusTCP协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到ION或PowerLogic表计的数字量或模拟量输入。实时监测♦可在任何地方，通过任何工作站，查看一个或多个装置或一个变电站的主要监测点数据。♦显示实时电量参数和电能参数，历史曲线和事件记录，报警信息，设备状态（打开/闭合，温度，压力等），控制触发和其它分析工具。♦通过VirtualProcessor执行复杂的数据计算，同时显示并记录原始数据。♦可选已配置报表或者用户自定义报表，由数字，刻度盘，棒图或趋势图，坐标或正视图，地图，像片和动画等构成。♦建立图表间的超链接，通过简单的选择可查看相关的细节内容，例如通过查看某位置的总体情况，点击某条支路可查看支路的情况，再点击支路的某一扰动事件可查看此拢动的事件分析。♦通过查询向导（QueryWizard）方便地引用和分析选定范围的数据信息。电能质量分析♦提供连续的，大范围内的监测，采集数据，进行电能质量和可靠性分析♦遵循IEC61000-4-30和EN50160标准，检验是否符合电能质量的国际标准。以数字表格或图形显示便于快速查阅电能质量状况。♦显示谐波频谱图，奇/偶次谐波，THD，K因子，峰值因子，矢量图和序分量♦绘制持续时间长达几秒的波形图，通过波形图显示电压、电流的关系，分析故障原因。♦满足工业标准的电压容忍曲线，绘制上冲，下陷，短时中断和其它干扰事件，包括ITIC施耐德电气（中国）投资有限公司6（CBEMA）和SEMI。♦对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。♦支持广泛范围的应用：诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。提前评估当前电能质量状况和趋势。识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响♦电能质量控制和报警通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常，发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及提供系统性的能源整体视图。报表♦报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触发生成，并可通过email或HTML自动发送。♦标准报表：采用快速方便的报表向导，通过MicrosoftExcel生成报表；能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段中每一个计费周期的费用，与实际计费结构一致，并具有万年历和分时计费。负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用情况，包括时标和峰值用量符合IEC61000-4-30和EN50160报表－“pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。♦自定义报表通过VisualBasic或SQLServer报表工具，如CrystalReports（水晶报表）定制报表，进行进一步的分析。结合IONEnterprise数据和其它数据库显示实际的运行情况趋势分析任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相施耐德电气（中国）投资有限公司7图可以分别显示A、B、C三项电压的变化曲线；合成图可将三相曲线同时显示在一个坐标区域，便于细致分析比较三相差别。7.系统方案7.1电能质量监控系统的装置选型7.1.1系统管理层配置主控层主要包括监控主机、应用软件及相关的网络设备，其具体配置如下：硬件配置配置1台监控主机，HP高性能服务器：双核2.8GHz/2×512M双通道内存/160G硬盘/100M网卡/DVD刻录/声卡、音箱/19”液晶显示器。主要用于数据采集与处理，存储数据库模型、网络构建、历史数据查询；完成各种图形显示、网络设备的运行监视与控制等功能；配置1台HP激光打印机，LaserHP1320，A4，完成运行报表、曲线以及各种事件的实时打印。软件配置电能质量监控软件采用IONEnterprise电力监控组态软件，实现数据采集与处理、状态监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。其中电力监控组态软件还包括分时计费软件，谐波分析软件、故障录波分析工具、曲线查询工具、多功能报表软件等。配置1套IONEnterprise电能质量监控软件。实现整个系统的监控、管理、网络通讯等全部监控功能；配置1套Windows2003标准版操作系统作为整个电能质量监控系统的操作系统平台；配置1套SQLServer2005标准版。配置1套Office2003。7.2通讯接口层配置通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下：硬件配置工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）；光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）；按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。7.3现场监控层配置硬件配置配置ION7650高端电能质量监控装置配置PM810常规电力参数测量仪具体设备的数量和分布视系统配电图决定。ION7650具有实以太网口，同时具有以太网关功能。根据实际分布情况，电能质量监控装置的通信方式可选择：1）采用直接以太网通信方式，即ION7650直接通过以太口接入交换机，采用光纤通施耐德电气（中国）投资有限公司8道向监控主机传送数据。2）采用以太网关的方式，即PM810采用RS-485方式连接，用最前端的ION7650采用以太网方式接入交换机。100M以太网ModbusModbusModbusModbusIO