PMS系统在LNG接收站项目中的应用研究

PMS系统在LNG接收站项目中的应用研究

杨锴

广东珠海金湾液化天然气有限公司

摘要：本文就电能管理系统（PMS）在大型石化装置尤其是LNG接收站项目中的应用做一些研究与探讨，结合某LNG接收站的110KV变电站工程和接收站工程的PMS系统的设计和施工情况做一些探讨，从本项目的得失中的到一些经验和教训，供大家参考。全文分三部分，分别是PMS系统的基本理论和技术规范；PMS系统优化和发展方向探讨；珠海LNG项目PMS系统的情况简介和PMS系统在该项目中应用的分析研究。

关键词：PMS系统；LNG接收站；应用

一、PMS系统及相关技术介绍

电能管理系统（PMS）广泛应用于从500KV超高压输变电到400V低压供配电系统中，为电力系统（包括公用电网系统和工厂供配电系统）的发输电、供配电提供监测和控制功能。PMS技术和设备致力于优化电能的生产和消费、提高电力系统的可靠性和自动化水平、减少供电系统的运行维护人力成本。

1.PMS在工厂用户端的应用的发展与现状

与在电力系统中的应用不同，PMS系统在国内工厂用户端（主要是各种大型石化、钢铁、化工、矿山企业）的应用起步较晚，主流的应用到目前也只有十几年的时间。早期PMS系统主要应用于企业的自有110KV变电站系统，后来也逐步在35KV、10KV、6KV中压系统以至400V低压系统中广泛推广，直至形成为整个工厂供配电系统配套的PMS。到今天，PMS已经成为现代化工厂电气系统中不可或缺的部分，为工厂电气设备的稳定、可靠、高效运行提供了保证。

近年来，随着通信技术、中低压智能电器技术、软件技术的不断发展，PMS成为工厂电气设备中发展最为日新月异的部分之一，新技术和新产品的不断发展，为实现PMS更为强大的监控和优化系统功能提供了条件。下面就对PMS系统发展影响较大的几项规范和技术做一些探讨。

1.1.IEC61850标准

IEC61850标准是由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission）第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准。作为基于网络通讯平台的变电站唯一的国际标准，IEC61850标准吸收了IEC60870系列标准和UCA（用户账户控制）的经验，同时吸收了很多先进的技术，对保护和控制等自动化产品和变电站自动化系统（SAS）的设计产生深刻的影响。它将不仅应用在变电站内，而且将运用于变电站与调度中心之间以及各级调度中心之间。国内外各大电力公司、研究机构都在积极调整产品研发方向，力图和新的国际标准接轨，以适应未来的发展方向。

IEC61850标准是目前最新且唯一有效的关于变电站自动化通信方面的国际标准，它被看做新世纪变电站自动化系统的一本“圣经”，已经、正在和将要对PMS系统技术产生深远的影响。自2005年之后，IEC61850开始得到国网、南网的强制推广，经过几年的发展，已经在国内项目中广泛应用，各种产品和应用方案也日臻成熟，新上的项目基本都已采用此标准。

IEC61850系列标准共10大类、14个标准，关于这一标准的详细介绍和探讨见本章第二部分的内容。

1.2智能电子设备

智能电子设备，全称：IntelligentElectronicDevice，简称为IED。IEC61850标准对IED定义如下：“由一个或多个处理器组成，具有从外部源接收和传送数据或控制外部源的任何设备，即电子多功能仪表、微机保护、控制器，在特定的环境下在接口所限定范围内能够执行一个或多个逻辑接点任务的实体。

前面已经提到，智能电器技术的发展是PMS技术发展的主要动力之一，多功能仪表、微机综合保护器、控制器新产品的出现，推动着PMS系统向着更灵敏、更智能、更人性化的方向发展。

1.3软件工程和通信工程技术

软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。软件工程技术的快速发展，极大地推进了PMS人机界面、控制逻辑方面的发展，实现了PMS技术的内涵式发展。

通信工程是电子工程的一个重要分支，该工程关注的是通信过程中的信息传输和信号处理的原理和应用。通信结构是IEC61850全套规范的核心部分，因此通信技术的新发展对PMS系统发展也影响很大。

二、某LNG接收站项目PMS简介和PMS在该项目应用的分析研究

根据初步和详细设计，某LNG接收站项目的PMS系统由110KV站PMS、6KV主站PMS、主控PMS和码头控制室PMS四部分组成。系统组成结构图如下图。

从系统图上可见，全厂PMS系统共包含主机（Server）、人机界面（HMI）、交换机（Switch）、I/O模块、通信网关等部分，另外，PMS系统的组成部分还包括高中低压开关中的智能模块、综合保护器；应急发电机、UPS等电气设备的智能通信部分等。

从上图可以看到，加入到PMS系统的电气设备主要包括三大块：

接收站区域电气设备：主要包括中压开关柜、低压开关柜、UPS、应急发电机等，其中中低压开关柜是通过智能综合保护器（IED）和多功能表与PMS建立通信关系，而UPS和应急发电机则是通过智能通信模块接入PMS系统；

110KV工程电气设备：110KV工程的PMS自成体系，将外线线路、GIS、主变压器、站用UPS等纳入到110KVPMS中。同时，110KVPMS又通过通信与接收站PMS形成联系，做到信息共享，实现能互相读取对方数据的功能；

码头区域电气设备：主要包括码头变电所的低压开关柜、UPS，它们接入PMS系统的方式与接收站区域电气设备相似。

以上三部分构成了全厂PMS系统。值得一提的是，PMS各部分的所有信息首先汇总于6KV主变监控室的PMS主机，再通过以OPC协议的光纤介质传送给DCS的控制盘，从而具备将所有PMS可以监控的电气信息发送给DCS的能力。当然，DCS系统具体需具备多大范围监控电气系统的能力，还受到DCS处理能力和工艺操作需要的影响。

以下谈一下在某LNG接收站项目中，PMS系统设计的一些特点和得失。

2.1项目PMS系统特点概述

2.1.1作用新上项目，由于可以不受到既有旧设备的影响，可以使用先进主流的新技术和新设备，基于IEC61850组建一个合乎当前主流监控水平的PMS；

2.1.2为体现出项目的高自动化程度和先进性，设计了功能较为强大的控制方式，可以实现从110KV到400V进出线的遥测和遥控功能；

2.1.3通过大量使用智能表接入PMS系统，使得监测的广度和深度都得到提高。

2.2项目PMS设计的得与失

项目早期的设计，也曾存在控制功能过细过全，因此导致设备投资过大的问题。经过合理的删减，适当减少了UPS、低压开关柜、应急柴油发电机等设备的控制点，并尽可能将硬线的控制点改为通信，以节省电缆方面的采办和敷设成本，这也是符合IEC6850发展趋势的改进。

总的来说，该项目的PMS系统具备了较好的可靠性和合理性，同时也体现出一定的先进性，能代表这一时期工厂供电PMS系统的较高水平。

参考文献：

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[2]高奎，胡军星，任俊霞，于杰华，陈思宇.浅谈PMS生产管理系统深化应用几点体会[J].河南电力，2012，4：30-32.

[3]李文杰.电能管理系统在工业企业供电系统中的应用[J].电气时代，2007，9：118-120.