徐霜1

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹蘇州演藝中心，采用智能電力儀表、智能斷路器，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和管理。

    1 概述

    蘇州演藝中心是由蘇州市政府斥資4.5億元全力打造的，是蘇州市中心目前最大的集演出、會展、培訓(xùn)于一體的綜合性服務(wù)中心。

    蘇州演藝中心二期工程位于金門與景德橋之間的古城河畔 與一期工程隔水相望，占地面積約11000平方米 規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑總面積30100平方米，其中地上約15530平方米，地下約14560平方米，總投資約2億元。蘇州演藝中心二期工程整體設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了以人為本、綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，把現(xiàn)代氣息與小橋流水有機(jī)地融合在一起。工程完工后，橫跨古城河兩岸的蘇州演藝中心將成為蘇州市文化產(chǎn)業(yè)的新地標(biāo)。本次項(xiàng)目主要涉及其中二期工程的低壓配電所部分。

    2 需求分析

    為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對危險源實(shí)時監(jiān)控。需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的低壓配電柜、供電變壓器等電氣設(shè)備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進(jìn)行整改。

    本技術(shù)條件適用于演藝中心的配電室低壓柜。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅限于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

    數(shù)據(jù)采集

    自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

    支持實(shí)時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

    支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動處理。

    支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

    數(shù)據(jù)實(shí)時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

    自動采集現(xiàn)場2-31次諧波，生成圖表形式，方便進(jìn)行諧波分析。

    數(shù)據(jù)分析與處理

    數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

    各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

    各設(shè)備的用電負(fù)荷（有功、無功）最大、最小、平均值計(jì)算。

    統(tǒng)計(jì)各分站及整體的用電量（有功、無功）。

    數(shù)據(jù)查詢與展示

    要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

    數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層、決策層三層能耗展示。

    操作層具備能耗分析、能耗累計(jì)用量、實(shí)時監(jiān)測、運(yùn)行記錄及比例、對比、對標(biāo)分析等功能。

    管理層具備能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析、分類分項(xiàng)的對比、對標(biāo)分析等功能。

    決策層具備能耗數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。

    權(quán)限管理

    要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

    系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    節(jié)能改造及效果評估

    要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。

    參數(shù)設(shè)置

    可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護(hù)整定值。

    故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握變配電站實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

    2 系統(tǒng)方案

    安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)蘇州演藝中心現(xiàn)場實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至數(shù)據(jù)采集器然后直接接至監(jiān)控主機(jī)，保障了變電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆�(wěn)定性與實(shí)時性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

    現(xiàn)場共計(jì)3只ACR330ELH、4只ACR220EL以及64只PZ96-E4共分為4條RS485總線接至串口服務(wù)器，最后通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

    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。在蘇州演藝中心工程中主要指置于配電所的監(jiān)控主機(jī)。

    2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由Nport-5430I串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT-5430I串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)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，極大提高了配電系統(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)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

    智能儀表現(xiàn)場連接示意

    現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器Nport5430I，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

    進(jìn)線回路采用ACR330ELH/K多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

    重要配出回路采用ACR220EL以及PZ96-E4系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

    3 系統(tǒng)功能

    變電所實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時監(jiān)測變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

變電所一次系統(tǒng)圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，通過手機(jī)短信的形式發(fā)給當(dāng)天值班人員，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能，如下圖所示：

報警功能

    參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢演藝中心變電所變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

電參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示辦公樓實(shí)驗(yàn)樓配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

    系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為辦公實(shí)驗(yàn)樓通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時和歷史趨勢曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

    4 結(jié)束語

    在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，商業(yè)廣場的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在蘇州演藝中心的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

    參考文獻(xiàn)：

    [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

    [2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10

    作者簡介：

    徐霜，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ�供配電監(jiān)控系統(tǒng)<