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摘 要:介绍上海浦江双辉大厦配电系统及电能管理系统,采用智能电力仪表和微机保护采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统组网的方式,组网后通过现场总线通讯并远传至后台,通过Acrel-3000型电力监控与电能管理系统实现建筑电力监控的能耗管理及Acrel-3000型系统所实现的功能,为楼宇电力监控与电能统计数据,为节能提供决策依据。关键词:浦江双辉;智能电力仪表 Acrel-3000型 电力监控系统0 概述 上海安科瑞电气股份有限公司于2009年8月承接了上海浦江双辉大厦的电力监控与电能管理系统,上海浦江双辉大厦位于浦东南路东侧,银城中路北侧,工程占地面积约24140 m2由两幢高度为208米塔楼组成,建成后将成为陆家嘴地区首座“双子楼”。 浦江双辉大厦监控部分有1个35kv配电室, 1#、2#、3#、4#、5#5个配电室分10kv高压和0.4kv低压。35kv配电室有高压电力仪表、综保和2台变压器温控仪,另外5个配电室有10kv高压电力仪表和综保,0.4kv低压部分有电力仪表和22台变压器温控仪。35kv和1#配电室分布在A栋的B2层,2#配电室分布在B栋的B2层,3#配电室分布在A栋的33楼,4#配电室分布在B栋的33楼,5#配电室分布在A栋的B4层。针对浦江双辉大厦的实际情况,通过计算机和通讯网络,将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体,实现电网设备运行的远程监控和集中管理。 设计的电力监控与电能管理系统具备全电参量测量、开关量状态监测以及电能计量与电能质量管理等功能。设计中充分体现系统的可用性、先进性、方便性、安全性、可靠性、可扩展性及系统性价比的合理性。1 项目立项的意义 浦江双辉大厦对高压部分电力参数的监控和变压器三相温度的监测的要求比较高,值班室人员一天要6次巡查变压器温控仪的温度和一些电力参数且变压器分布于6个不同的变电所里。这样费时费力又不能实时的反应一些紧急状况。低压部分由600左右的回路组成,如果要抄电能那是一个不小的任务。使用该系统能够带来如下优点: 1)像浦江双辉这样的仪表分布的比较散,没有电力监控和电能管理系统之前只能通过人力去跑上跑下的去抄表,查看电力参量,这样对于抄表人员来说是个费时费力,而且也不能及时的掌握第一手信息。使用系统后后台值班监控人员只需在值班室就能实时准确的监控到每个表的运行情况,和表所测量的各个电参量,实时的进行抄表,省时省力,快速及时的掌握用电情况。 2) 对于浦江双辉在一些主要回路上的电力仪表根据监控系统,可以实时的监控它们的运行情况,如电压、电流、有功,无功,功率因数等,系统可以对它们进行设置一个预警值,只要回路上的电参量达到或接近时系统就会对值班人员进行报警,比如发现一些短路问题,电流过大等,就使得值班人员可以及时的去解决问题如关闭或安排专业人员去修。 3)系统有对历史数据的对比分析,这样方便管理人员发现其中的问题实施一些有针对性的方案,如一些电参量突然变化的表,就要去看它是否正常工作或实际是否是这样,这样可以及时发现潜在故障,减少设备维护费用,延长设备使用寿命;提高运行管理效率,减少运行维护人员工作量。 4)通过数据分析,使管理者合理有效地利用设备,减少不必要设备添置,避免了资源浪费,精简值班人员数,及时发现电能消耗异常现象,采取有效措施进行设备改造或补偿,以避免电能损耗,这样下来节约大量资金。通过对资源的充分利用,强调高效率、低能耗、低污染,达到节约能源、保护环境的可持续发展的目标。 5)系统可以直观而形象的反映出在哪个位置的哪个表的电力参数,方便技术人员分辨出来,简洁明了的操作界面让操作人员方便操作。 6)通过实时监控可以使值班人员及时发现问题及时处理问题,如在不需要用电的时间地点时可以不用电,智能电力仪表的电力参数不稳定时可以不用等情况,这样一来可以减少用电量,节约成本。 7)系统具有曲线、报表分析,曲线、报表打印功能,这样管理者在进行分析决策时就有了依据。 8)该系统具有良好的开放性,可以方便的与大厦中中其他相关系统和智能装置进行通信,如:楼宇自控系统(BAS)和火灾自动报警系统等,实现自动化系统间相互通讯和信息共享。2 项目的设计方案 上海安科瑞电气股份有限公司为浦江双辉项目设计的电力监控及电能管理系统采用分层分布式结构,由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。 现场设备层主要的设备为:多功能电力仪表、微机保护装置、变压器温控仪。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内,这些装置均采用RS485通讯接口,通过现场屏蔽双绞线进行组网通讯,实现数据现场采集。 网络通讯层主要为:通讯服务器,其主要功能为采集现场设备层中的仪表数据,同时远传至站控层,完成现场层和站控层之间的数据交互。 站控管理层:设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上,集中采集显示现场设备运行状况,以人机交互的形式显示给用户。 各智能电力仪表通过屏蔽双绞线RS485接口,采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器。然后35kv配电室、1#配电室高低压部分和5#配电室高低压部分通过网线直接与值班室的工业交换机相连, 3#高低压部分通过光缆直接与值班室的工业交换机相连,4#高低压部分通过光缆先连到2#配电室,再和2#高低压部分一起通过光缆一起连到值班室的工业交换机。最后工业交换机通过网3 系统实现的的过程 实现系统的过程:首先通过数据量的采集把我们需要的数据量保存到我们的历史和实时数据库,在我们系统上把需要实时显示的数据量在界面上实时刷新的显示出来;需要查询和分析过去的历史记录的数据,通过我的各种查询报表和分析曲线等一些形象的界面反应给值班人员;系统中设置报警,把一些重要的操作量动作时和一些重要数据量异常时进行报警;系统中设置针对值班室内不同级别的用户,设置不同的权限来进行操作管理,防止因人为误操作或人为破坏给生产带来的损失,实现配电系统的安全,可靠运行。 这样下来我们的系统就完成了,下图为1#配电室变压器温度信息及状态表。4 项目实施后的综合分析 浦江双辉项目在施工调试中,发现了一些问题,如:在调试综保过程中发现几只综保的一些开关量和实际情况不符,反应了安装过程中接线有问题;在低压部分,后台监控时一部分仪表合闸了且有电流,但这些表是分闸的,去现场查看时在仪表上的显示灯也是分闸的,反应了安装过程中的问题;在低压部分有些仪表的有功功率等一些电参量为负,反应了接线问题。故通过我们在系统调试这个项目600多个智能仪表通讯时,我们可以帮助电力值班人员快速及时准确的发现这些仪表是否安装正确 ,显示的值是否准确。在调试过程中帮助用户检验了他们所采购的设备的完好和安装正确性。 系统的完成,让电力值班人员的抄表任务轻松了,节约了抄表时间,提高了抄表积极性。5 结束语 Acrel-3000电力监控系统及电能管理系统具有实用性、安全性、系统的实时性、稳定性、可扩展性、易维护性。随着计算机信息技术的普及,低压配电智能化的要求也越来越高,变配电监控及低压配电管理使得实现配电室的无人职守真正成为现实。该系统在浦江双辉大厦的应用,实现了在值班室远程监控了6个配电室的各种通讯仪表,对采集的数据进行显示,处理,并生成报表、图形、曲线等,便于值班人员的分析与定时查询所需要的数据。参考文献: 任致程 周中.电力电测数字仪表原理与应用指南. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[url=http://www.f-lab.cn/microinjectors/thermomaster.html][b]双分子层膜实验温控器[/b][/url]ThermoMaster是专业为双分子层实验而设计的[b]分子层膜温度控制器[/b],与游离脂质双层膜控制仪Ionovation Explorer联合使用,提供完美的温度控制和实验操作,只需要把热电偶的框架和传感器装到双分子层实验温控器上部,选择温度控制程序,就可开始实验。[b][url=http://www.f-lab.cn/microinjectors/thermomaster.html]双分子层膜实验温控器[/url][/b]ThermoMaster是[b]生物化学温度控制[/b]和[b]生物物理温度控制[/b]的[b]精密温控仪[/b]器,非常适合[b]膜生物物理实验[/b],精确的温度控制和温度监测可为科学家带来意想不到的科学实验结果.[b]双分子层膜实验温控器ThermoMaster应用[/b]在生理条件下运行实验不同温度下的动力学研究使你的实验适应各种脂肪混合物的熔化温度。研究蛋白质-蛋白质、蛋白质配体和蛋白质-脂质相互作用的温度依赖性。慢下来的离子通道,快速激活动力学监测膜组件扩散时间的变化[b]双分子层膜实验温控器ThermoMaster特色[/b]温度范围约10°C - 40°C专有的,高导热性能的热滑器紧邻膜的低噪声温度监测实时性温度记录自动温度协议选项通过patchmaster脚本控制与Ionovation Explore同时使用[img=双分子层膜实验温控器]http://www.f-lab.cn/Upload/ionovation-explorer.jpg[/img][img=双分子层膜实验温控器]http://www.f-lab.cn/Upload/membranescan_.jpg[/img]
[color=#990000][size=16px]摘要:现有的[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]加速量热仪普遍存在单热电偶温差测量误差大造成绝热效果不好,以及样品球较大壁厚造成热惰性因子较大,都使得[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]测量精度不高。为此本文提出了技术改进解决方案,一是采用多只热电偶组成的温差热电堆进行温差测量,二是采用样品球外的压力自动补偿减小样品球壁厚,三是用高导热金属制作样品球提高球体温度均匀性,四是采用具有远程设定点和串级控制高级功能的超高精度[/size][size=16px]PID[/size][size=16px]控制器,解决方案可大幅度提高[/size][size=16px]ARC[/size][size=16px]精度。[/size][/color][align=center][size=16px][color=#990000][b]==============================[/b][/color][/size][/align][b][size=18px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter)简称ARC,是一种用于危险品评估的热分析仪器,可以提供绝热条件下化学反应的时间-温度-压力数据。加速量热仪(ARC)基于绝热原理,能精确测得样品热分解初始温度、绝热分解过程中温度和压力随时间的变化曲线,尤其是能给出DTA和DSC等无法给出的物质在热分解初期的压力缓慢变化过程。典型的加速量热仪的结构如图1所示。为了保证加速量热计的测量精度,ARC装置需要实现以下两个重要条件:[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热计典型结构,500,267]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121740385310_8045_3221506_3.jpg!w690x369.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图1 ARC加速量热仪典型结构[/b][/color][/size][/align][size=16px] (1)被测样品始终处于绝热环境。绝热环境的实施需采用等温绝热方式,即样品球周围的护热加热器温度始终与样品球温度保持一致,两者的温差越小,样品散失或吸收的热量则越小,量热仪测量精度越高。[/size][size=16px] (2)空心结构样品球(样品池或样品容器)的壁厚越薄越好,以最大限度减少热惰性因子,减少球体吸热和放热影响。[/size][size=16px] 在目前的各种商品化ARC加速量热仪中,并不能很好的实现上述两个边界条件,主要存在以下几方面的问题:[/size][size=16px] (1)样品温度和护热温度仅采用了两只热电偶温度传感器,而热电偶的测温精度和一致性本身就较差,仅靠两只热电偶测温和控温,很难保证达到很好的等温效果,往往会造成漏热严重的现象,导致测量精度较差。热电偶在使用一段时间后,这种现象会更加突出。[/size][size=16px] (2)因为化学反应过程中会产生高温高压,使得现有ARC的样品球壁厚必须较厚以具有较大的耐压强度,避免样品球或量热池产生形变或破裂,但这势必增大了热惰性因子。这种壁厚较厚和较大热惰性因子,是造成ARC加速量热仪测量误差较大的另一个主要原因。[/size][size=16px] (3)由于首先要保证壁厚和耐压强度,量热池所用材质往往是高强度金属,但这些金属材质相应的热导率往往较低,较低的热导率则会影响量热池侧壁温度的快速均匀。这种低导热材质所带来的样品球温度非均匀性问题,又会造成周边护热温度控制的误差,所带来的连锁效果会进一步降低测量精度。[/size][size=16px] 为了解决目前ARC加速量热仪存在的上述问题,本文提出了以下解决方案。[/size][size=18px][color=#990000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 解决方案主要包括两方面的技术改进,一是采用多只热电偶构成温差热电堆来提高温差检测的灵敏度和更好的保证绝热环境,二是在样品球外增加气体压力自动补偿。改进后的ARC加速量热仪的结构及控制装置如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#990000][b][img=ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图,550,283]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/09/202309121741195817_6742_3221506_3.jpg!w690x356.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#990000][b]图2 ARC加速量热仪温度和压力控制装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在如图2所示的高温高压控制装置中,采用了4对热电偶组成的热电堆来检测样品球与护热加热器之间的温差,这样可以使温差测量灵敏度提高4倍,即可使原来采用单只热电偶的量热计测量精度得到大幅提高。在实际应用中,热电堆中的热电偶数量并不限制于4只,可以根据ARC结构和体积采用更多的热电偶,由此可进一步提高温差测量灵敏度,但在选择热电偶时,需要采用尽可能细的热电偶丝,以减少热量通过热电偶丝进行传递。[/size][size=16px] 对于补偿压力的控制,如图2所示,在ARC中增加了一路高压气路。压力控制回路由压力传感器、压力调节器和PID控制器构成,通过压力调节器将来自高压气源(如氮气)的压力进行自动减压控制,使得高温高压腔体内的压力始终跟踪样品球内的压力变化,从而尽可能降低样品球内外的压力差。压力调节器是一个内置压力传感器、PID控制器和两只高速进出气阀门的压力控制装置,可直接接收外部压力设定信号进行快速和准确的压力控制,非常适用于像ARC量热仪高温高压腔这样的密闭腔室的气体压力控制。压力调节器的压力控制范围为0~5MPa(表压),如需要更高压力调节,则需增加一个高压背压阀,但压力调节还是通过压力调节器。[/size][size=16px] 在图2所示的高温高压控制装置中,温差传感器的灵敏度、压力传感器测量精度以及压力调节器控制精度都决定了ARC加速量热计边界条件是否精确,但这些部件对ARC的最终测量精度贡献还需PID控制器来决定。PID控制器作为ARC绝热量热仪的核心仪表,需要满足以下要求才能真正保证最终精度:[/size][size=16px] (1)在量热仪绝热实现方面,采用温差热电堆,可灵敏检测出样品球与护热加热器之间的微小温差变化,但温差灵敏度最终是要通过PID控制器的检测精度得以保证,由此要求PID控制器应有尽可能高的采集精度。同样,绝热控制的最终效果是温差越小越好,这也对PID控制器的控制输出提出了很高的要求,即要求控制精度越高越好。本解决方案中选择了VPC2021系列的超高精度PID控制器,这是目前国际上最高精度的工业用小尺寸PID调节器,具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比,可完全满足微小温差热电势信号高精度检测和高精度温度控制的要求。[/size][size=16px] (2)在量热仪高压补偿控制方面,需要对高温高压腔室内的气体压力进行跟踪控制以尽可能的减小样品球内外的压力差。在压力控制回路中,压力传感器用来检测样品球内部的压力变化,同时此传感器的输出压力值又作为高温高压腔室压力控制的设定值,PID控制器根据此设定值来动态控制高温高压腔室压力,这就要求PID控制器具有远程设定点功能,并具有与压力调节器组成串级控制回路的功能,而本解决方案配置的VPC2021系列PID控制器则具备这种高级控制功能。[/size][size=18px][color=#990000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,本解决方案采用了温差热电堆和压力补偿两种技术手段对现有ARC加速量热仪进行改进,改进后的ARC加速量热仪具有以下特点:[/size][size=16px] (1)温差热电堆可明显提高温差检测灵敏度,可更好的实现绝热效果。[/size][size=16px] (2)压力补偿可使得样品球的壁厚更薄,并降低了样品球材质的强度要求,样品球就可以采用高导热金属,在降低样品球热惰性因子的同时,更能提高样品球整体的温度均匀性,可显著提高量热仪测量精度。[/size][size=16px] (3)采用了具有远程设定点和串级控制这些高级功能的超高精度PID控制器,可充分发挥上述技术改进措施的优势,真正使ARC加速量热仪测量精度的提高得到了保障。[/size][size=16px] (4)所采用的技术手段,可推广应用到其它形式的热反应量热仪中。[/size][align=center][color=#990000][b][/b][/color][/align][align=center][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/align][size=16px][/size]