徐霜1

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹浦口紫金商業(yè)廣場，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)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

    1 概述

    紫金（浦口）科技創(chuàng)新綜合體一期工程是由南京紫金浦口科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)建設發(fā)展有限公司建設位于四所村，東至浦濱路、南至石塘路、西至東華路、北至石塘東路建設規(guī)模為2#地塊土地面積102247m2，3#地塊土地面積132917 m2。規(guī)劃總建筑面積約80萬m2。功能定位是集高科技研發(fā)、創(chuàng)意、技術創(chuàng)新、高新企業(yè)培育、加速、辦公、中試載體以及休閑體育、商務餐飲、中介服務、會務展覽、人才公寓、酒店服務等功能于一體的全國一流、省內領先的高科技孵化園區(qū)。

    本次項目主要涉及其中的一個商業(yè)廣場的高壓和低壓變電所部分。

    1）需求分析

    現(xiàn)場共有3個變電所分為高壓和低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。兩套系統(tǒng)分別有管理各自電壓等級的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、電流越限值及開關狀態(tài)等信息。

    對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

    對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。

    對各回路異常用電及非操作票范圍內的分合閘操作進行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。

    本技術條件適用于浦口資金商業(yè)廣場的配電室低壓柜以及高壓柜。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術條件，但不僅限于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

    2）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)等開關量數(shù)據(jù)。

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

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

    支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。

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

    3）數(shù)據(jù)分析與處理

    數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：各設備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內的統(tǒng)計、計算。各設備的用電負荷（有功、無功）最大、最小、平均值計算。統(tǒng)計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

    4）數(shù)據(jù)查詢與展示

    要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應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、能耗累計用量、實時監(jiān)測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

    管理層具備能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、分類分項的對比、對標分析等功能。

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

    5）權限管理

    要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、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制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    6）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。

    7）參數(shù)設置

    可通過采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

    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，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應處理，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

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)南京浦口紫金商業(yè)廣場三個變電所（高壓變電所和低壓1#、2#變電所）的10/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理；其中高壓變電所配一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，低壓1#、2#兩個變電所配一套電能管理系統(tǒng)。高壓部分監(jiān)控范圍為高壓變電所內的16只國電南自微機保護測控裝置；低壓部分監(jiān)控范圍為1#變電所的T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜和2#變電所的T3、T4變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜及高壓側儀表進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該高壓系統(tǒng)總計有16只微機保護測控裝置分一條總線直接接至監(jiān)控主機，低壓系統(tǒng)163只多功能電力儀表，分8條總線，其中1#變電所4條總線，2#變電所4條總線，兩變電所之間距離較遠，采用光纖組網(wǎng)連接，最后通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

高壓網(wǎng)絡拓撲圖

低壓網(wǎng)絡拓撲圖

    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，是人機交互的直接窗口。在浦口紫金商業(yè)廣場工程中主要指置于配電所的兩臺監(jiān)控主機。

    2）網(wǎng)絡通訊層

    通訊層主要是由Nport5430串口服務器和NPORT5630-16、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。NPORT-5430I串口服務器以及NPORT5630-16主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(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，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

    3）現(xiàn)場設備層

    現(xiàn)場設備層是數(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器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

    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)上傳至串口服務器Nport5430I，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

    高壓進線和饋線回路采用微機保護裝置，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，以及各種保護參數(shù)，開關量狀態(tài)、手車位置信息、斷線告警等等功能。

    低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，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。

    3 系統(tǒng)功能

    變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(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線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側的所有常規(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，主要完成對高低壓各出線回路的開關運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能。如下圖所示：

歷史報警記錄查詢

    參數(shù)抄表功能，主要對高低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導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，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導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)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示各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)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為該變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

    電流趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的電流運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進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

    越限報警設置，用戶可以根據(jù)實際情況自行設置電流報警上限。電流越限系統(tǒng)自動報警。如下圖所示：

    4 結束語

    在當今配電設施的應用中，商業(yè)廣場的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在浦口紫金商業(yè)廣場的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負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，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

    參考文獻：

    [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[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，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)<