徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴越來越廣泛，而現(xiàn)階段國內(nèi)電力系統(tǒng)的運(yùn)營成本還相對較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的促進(jìn)電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營成本，本文通過石家莊中銀金融廣場電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在金融大廈中的應(yīng)用。

    0 引言

    配電自動化，是一項(xiàng)集計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度。

    隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運(yùn)行。本文通過對石家莊中銀金融廣場電力監(jiān)控的建設(shè)，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在金融大廈中的應(yīng)用。

    1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

    中銀廣場項(xiàng)目位于省會CBD中心商務(wù)區(qū)，擬建高品質(zhì)金融商務(wù)建筑群，主要功能是服務(wù)于省會金融界。主體建筑高度不低于140米。建成后將成為省會橋西區(qū)最高的超高層建筑，該建筑群將為省會CBD中心商務(wù)區(qū)提供一個高品質(zhì)商務(wù)平臺。項(xiàng)目地處政府規(guī)劃的金融中心，位于橋西區(qū)自強(qiáng)路以南，毗鄰省建設(shè)銀行、省交通銀行、省農(nóng)業(yè)銀行、省保險公司等金融單位。

    整個項(xiàng)目配電系統(tǒng)分為10kV以及0.4kV，其中10kV部分包括兩路進(jìn)線以及四路變壓器出線，均為2500kVA；0.4kV部分包括四路變壓器進(jìn)線以及175路低壓出線回路及母聯(lián)回路，負(fù)責(zé)整個廣場空調(diào)機(jī)組、金融服務(wù)、辦公設(shè)備等供電，如下圖所示：

    本電力監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個方面：

    1.遠(yuǎn)程監(jiān)測。要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開關(guān)狀態(tài)、手車位置、電機(jī)儲能狀態(tài)、故障信號、接地刀閘位置等。

    2.遠(yuǎn)程通信。要求系統(tǒng)能夠及時的傳遞設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)以及故障信息。

    3.報警。要求系統(tǒng)能夠通過設(shè)定，對各種信息進(jìn)行報警。

    4.顯示。要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運(yùn)作信息。

    2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

    在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實(shí)時監(jiān)控，有利于用電管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

    2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    依據(jù)新建辦公樓的配電情況和辦公室分布情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下圖所示：

    站控管理層管理人員與計算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設(shè)備為NPORT5630串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

    現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，在本項(xiàng)目方案設(shè)計時為10kV配電回路每個回路安裝微機(jī)綜合保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對10kV配電回路狀態(tài)監(jiān)視，控制以及保護(hù)等功能，在0.4kV回路安裝PZ系列多功能儀表，實(shí)現(xiàn)每個回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、功率因數(shù)、電度等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

    2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

    電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。對于石家莊中銀金融廣場電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設(shè)備相對較少，而且大多分布比較集中，此時，可以先把每個設(shè)備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。

    2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

    系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

    2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

    數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電度、頻率等信息進(jìn)行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運(yùn)行故障等報警信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.3.2數(shù)據(jù)記錄

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實(shí)時電流、實(shí)時電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。

    2.3.3遠(yuǎn)程操作

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，使工作人員可以遠(yuǎn)程對電流、電壓等信息進(jìn)行觀測，對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，對保護(hù)裝置的狀態(tài)進(jìn)行評估，更便于工作人員在遠(yuǎn)程對隔離開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計人工操作系統(tǒng)，當(dāng)電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以人工進(jìn)行處理。

    2.3.4用電管理

    為了實(shí)現(xiàn)對本大樓內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計了用電管理報表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了企業(yè)管理辦公能源消耗。

    3 供配電設(shè)計中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

    綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運(yùn)營成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營成本，也成為供配電設(shè)計中不可或缺的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準(zhǔn)的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些高端電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。

    在商務(wù)樓、寫字樓、金融廣場等場所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實(shí)時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

    參考文獻(xiàn)

    [1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

    [2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)[3]《電力監(jiān)控運(yùn)用于10kv供配電設(shè)計》，姚強(qiáng)，科技天地

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，從事變配電監(jiān)控系統(tǒng)工作<