橫琴天羽隧道Acrel-2000 電力監控系統的研究與應用

摘要：介紹橫琴天羽隧道，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控系統實(shí)現配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：橫琴天羽隧道;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;

0 概述 

天羽道隧道全長(cháng)1.2公里，由雙向4車(chē)道車(chē)行隧道和單洞行人與非機動(dòng)車(chē)混行隧道組成，位于珠海市橫琴新區，建成后將有效優(yōu)化城市布局，快速連接環(huán)島北路和港澳大道，打通小橫琴山南北兩側的交通網(wǎng)絡(luò )，將原有20分鐘的車(chē)程縮短至2分鐘。安科瑞電氣股份有限公司為橫琴新區天羽道隧道進(jìn)口端變電所低壓室配電工程提供電力監控系統，保證變配電的運行的可靠性。

本次項目主要涉及橫琴天羽隧道中配電室內的網(wǎng)絡(luò )多功能儀表，監控主機位于1層的值班室。

1 需求分析

為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的配電室中進(jìn)線(xiàn)及出線(xiàn)回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)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(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

本技術(shù)條件適用于橫琴天羽隧道配電室。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(mǎn)足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

數據采集

自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

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

支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

數據實(shí)時(shí)顯示采用配電箱主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

 數據分析與處理

數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

各設備的用電負荷（有功、無(wú)功）大、小、平均值計算。

統計各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

數據查詢(xún)與展示

要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)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(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

操作層具備用能分析、累計用量、實(shí)時(shí)監測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

管理層具備用能數據統計和分析、分類(lèi)分項的對比、對標分析等功能。

決策層具備用能數據分析、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

權限管理

要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

系統要求具備合理完善的用戶(hù)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。

節能改造及效果評估

要求為生產(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

參數設置

可通過(guò)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(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

安科瑞Acrel-2000系統根據橫琴天羽隧道現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至數據采集器然后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接接至配電室的監控主機，保障了電力監控監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在橫琴天羽隧道工程中主要指置于地下一層配電室的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

 通訊層主要是由采集器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

系統結構圖

3  系統功能

變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監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。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所：

一次系統圖

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)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，提醒值班人員及時(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。       

事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

              報警功能實(shí)時(shí)查詢(xún)

參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)橫琴天羽隧道配電室進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示:

                    電參數抄表

用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，用戶(hù)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

系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監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。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

4  結束語(yǔ)

在當今配電設施的應用中，項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在橫琴天羽隧道的應用，可以實(shí)現對配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，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、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為該項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的效益。

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地