延黃高速公路慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

摘要：

本文介紹G6521 榆藍(lán)高速公路延長縣至黃龍縣段高速公路電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)采集400V多功能電力儀表、400V進(jìn)出線開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫控儀、10kV微機(jī)保護(hù)裝置、UPS、EPS、發(fā)電機(jī)等各類設(shè)備參數(shù)、開關(guān)信號并可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)采用光纖網(wǎng)絡(luò)通信的方式，通過QDLPort通信機(jī)、QDL9000組態(tài)軟件實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

概述

延長至黃龍高速公路是國家高速公路榆藍(lán)高速公路(G6521)的重要組成路段。榆蘭線至黃龍公路位于延安市東部，北接已建長延線延川至延安高速，與青蘭高速公路相接，向南沿大南川設(shè)線至圪臺，向西南進(jìn)入黃龍廟溝，設(shè)線至溝頭穿過山梁至旗桿廟，沿溝向南平行國道242設(shè)線，經(jīng)沙曲河、洩湖河至黃龍縣，由縣城西側(cè)設(shè)隧道過境后至終點安善村與在建的黃龍至蒲城高速公路順接。線路跨越宜川縣及黃龍縣2個行政區(qū)，主要城鎮(zhèn)有宜川縣丹州鎮(zhèn)和黃龍縣圪臺鄉(xiāng)。

延黃高速共有21條隧道，設(shè)置了14個變電所、7臺箱變。于2021年6月完成全部驗收：

李家灣1#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜9臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了44臺各類測控設(shè)備。

李家灣2#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜7臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了36臺各類測控設(shè)備。

康家坪隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜9臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了39臺各類測控設(shè)備。

白家塬隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜10臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了51臺各類測控設(shè)備。

韓家村1#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了40臺各類測控設(shè)備。

韓家村2#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了38臺各類測控設(shè)備。

楊道塬隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜7臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了37臺各類測控設(shè)備。

康胡子峁隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜7臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了37臺各類測控設(shè)備。

云巖1#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜7臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了37臺各類測控設(shè)備。

云巖2號隧道1#變：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了39臺各類測控設(shè)備。

云巖2號隧道2#變：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了35臺各類測控設(shè)備。

劉家桌子1#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了39臺各類測控設(shè)備。

劉家桌子2#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了37臺各類測控設(shè)備。

五門口隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜4臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了18臺各類測控設(shè)備。

圪臺隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜4臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了14臺各類測控設(shè)備。

黃龍山1#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了25臺各類測控設(shè)備。

黃龍山2#隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜8臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了25臺各類測控設(shè)備。

沙曲河隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜4臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了14臺各類測控設(shè)備。

麻地灣2號隧道1#變：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜9臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了33臺各類測控設(shè)備。

麻地灣2號隧道2#變：10kV高壓柜4臺、變壓器2臺、低壓配電柜9臺、發(fā)電機(jī)1臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了26臺各類測控設(shè)備。

麻地灣3號隧道：10kV高壓柜4臺、變壓器1臺、低壓配電柜4臺、EPS1套、UPS1臺。電力監(jiān)控系統(tǒng)共部署了1臺QDLPort通信機(jī)，接入了16臺各類測控設(shè)備。

設(shè)計說明

電力監(jiān)控系統(tǒng)對各隧道室內(nèi)變電所變配電系統(tǒng)（包括10kV進(jìn)線回路、10kV饋出回路、0.4kV進(jìn)線回路、0.4kV雙電源切換柜、低壓母聯(lián)斷路器柜、無功功率補償柜、EPS、UPS、變壓器及其它智能電氣設(shè)備運行狀態(tài)）進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控。

在各隧道交電所及沿線隧道箱式變電站內(nèi)安裝遠(yuǎn)程測控終端設(shè)備和智能通信管理機(jī),通過以太網(wǎng)交換機(jī)和光纖以總線形式接入隧道監(jiān)控站電力監(jiān)控計算機(jī)，主要監(jiān)測變壓器狀態(tài)、高壓進(jìn)出線、低壓出線、發(fā)電機(jī)進(jìn)線、消防水泵及風(fēng)機(jī)出線、UPS/EPS 出線的電氣參數(shù)及各開關(guān)狀態(tài)量，照明及通風(fēng)由隧道變電所PLC控制器控制，其中傳輸光纜及交換機(jī)與PLC系統(tǒng)共用。

(1)10kV進(jìn)、出線均采設(shè)微機(jī)維電保護(hù)測控裝置，它完成的主要功能有:過流、速斷、頻率、過電壓/欠壓、重合閘、方向接地等保護(hù)，通過RS485或RS232通訊口，上傳各種信號。

(2)0.4kV配電回路設(shè)智能電力測控單元，主要完成的功能有：測量三相全電量，諧波采樣，諧波分析，故障錄波，高速記錄，多數(shù)字輸入/輸出。通過RS485通訊口上傳各種信號。

(3)各變電所或箱變內(nèi)設(shè)智能通信管理機(jī)，管理機(jī)接收各個保護(hù)及測控裝置信號，并通過以太網(wǎng)交換機(jī)上傳隧道管理站，與隧道管理站通信。各個智能管理單元和設(shè)備層設(shè)備通過RS485通訊口通信。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

黃龍分監(jiān)控中心

子站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)方案

慶德隆QDL9000系統(tǒng)根據(jù)延黃高速電力監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場實際情況，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線將變電所智能儀表接至QDLPort通信機(jī)，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上至配電室的監(jiān)控主機(jī)，確保電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

1.站控管理層

站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在延黃高速電力監(jiān)控系統(tǒng)工程中主要指位于地下一層配電室的監(jiān)控主機(jī)。

2.網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由QDLPort通信機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及485總線網(wǎng)絡(luò)組成。QDLPort通信機(jī)主要功能是接入變電所內(nèi)各類智能儀表，并解析上傳數(shù)據(jù)或下發(fā)通信數(shù)據(jù)，；以太網(wǎng)設(shè)備及485總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

3.現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入QDLPort通信機(jī)，與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。

系統(tǒng)功能

1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.系統(tǒng)界面

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)。系統(tǒng)實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應(yīng)回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

系統(tǒng)界面如下圖所。

3.報表功能

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)對電力參數(shù)進(jìn)行存儲和管理，電力參數(shù)分為實時顯示參數(shù)和歷史參數(shù)。所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、指定時間或選擇查詢近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設(shè)備指定時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息包括三相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、四象限電能等。電參量報表支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。

報表功能如下圖所示。

4.曲線功能

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)對支持電參量曲線功能，曲線分為實時曲線及歷史曲線，支持同一界面顯示多條曲線并以不同顏色進(jìn)行區(qū)分。曲線記錄最大值、最小值及平均值，以及極值發(fā)生的時間。

曲線功能如下圖所示。

5.報警及事件

實時報警

實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報警界限時，“相應(yīng)實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過設(shè)置開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

6.遙控功能

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程控制功能，在監(jiān)控主機(jī)上通過管理員權(quán)限對變電所內(nèi)的開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程分合閘操作

遙控功能界面如下圖所示。

7.用戶管理

慶德隆QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)有完善的用戶管理功能，避免越權(quán)操作。

每一級權(quán)限對應(yīng)相應(yīng)的控制權(quán)限，最多可設(shè)置多級不同權(quán)限，并記錄權(quán)限用戶的操作。

管理員具有最高的權(quán)限，并可以對其他用戶或者計算機(jī)的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置；

用戶或者計算機(jī)被設(shè)置了權(quán)限之后只能在權(quán)限規(guī)定的范圍內(nèi)操作或者瀏覽，權(quán)限范圍以外的功能都將被禁止；

所有用戶的操作都將被系統(tǒng)日志記錄下來，包括操作時間、操作類型、操作對象、操作結(jié)果等等信息。

用戶管理界面如下圖所示。

結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電需求劇增，供配電安全至關(guān)重要，供配電智能化管理的需求日益增大。

本文介紹的QDL9000電力監(jiān)控系統(tǒng)在延黃高速公路的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控。通過智能儀表、QDLPort通信機(jī)、計算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能顯示回路用電狀況，還具有實時告警、故障分析、事件追憶等實用功能。在日常運維過程中，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益及安全保障。

審核編輯：湯梓紅