勝利服務(wù)區辦公生活基地10KV配電工程電力監控系統的研究及應用

摘要：介紹勝利監理東營(yíng)西郊現代服務(wù)區辦公生活基地10KV配電工程，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現場(chǎng)的各種電參量和狀態(tài)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電力監控系統實(shí)現變電所變配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：勝利監理東營(yíng)西郊現代服務(wù)區辦公生活基地10KV配電工程；變配電所；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監控系統。

0概述 
1勝利監理東營(yíng)西郊現代服務(wù)區辦公生活基地項目占地42.9畝，總建筑面積2.6萬(wàn)平方米,主要是滿(mǎn)足辦公、會(huì )議、實(shí)驗、文化體育、餐飲、職工住宿等功能。

2需求分析
??辦公生活基地的配電室監控需要實(shí)現數據集中管理、分析處理，具體軟件功能要求如下：
??電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示。在畫(huà)面上顯示各回路的電參量、回路名稱(chēng)等信息。
??對各回路的電流繪制趨勢曲線(xiàn)，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(shí)間段內符合客戶(hù)管理需求的用電報表。
??對各回路儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊狀態(tài)顯示。
??多用戶(hù)權限管理，便于分級操作。
??安科瑞產(chǎn)品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，但不僅限于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

3 技術(shù)標準
本技術(shù)規范書(shū)引用的國家和行業(yè)標注如下：
                       ISO/IEC11801                      《綜合布線(xiàn)標準》
                       GB/50198                             《監控系統工程技術(shù)規范》
                       GB50054-2011                    《低壓配電設計規范》
                       IEC 61587                            《電子設備機械結構系列》
                       DL/T448-2000                     《電能計量裝置技術(shù)管理規程》
                       DL/T 698.1-2009                 《第1部分：總則》
                       DL/T 698.2-2010                 《第2部分：主站技術(shù)規范》
                       DL/T 698.31-2010               《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-通用要求》
                       DL/T 698.35-2010               《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-低壓集中抄表終端特殊要求》
                       DL/T 698.41-2010               《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
                       DL/T 698.42-2010               《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
3 系統方案
??監控系統主要實(shí)現對勝利監理東營(yíng)西郊現代服務(wù)區辦公生活基地10KV配電工程變配電進(jìn)行用電監控與管理。監控范圍為變配電所的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏、多功能儀表。系統接入5臺AM5型微機保護裝置和55只ACR型多功能電力儀表，485總線(xiàn)直接接入本變電所內數據采集器，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)上傳數據至變電所值班室主機，從而在監控主機上實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

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。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。
2）網(wǎng)絡(luò )通訊層
??通訊層主要是由串口服務(wù)器及總線(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、綜合保護裝置、直流屏；總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大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
??10KV回路安裝的AM5 系列產(chǎn)品具有統一的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求，滿(mǎn)足個(gè)性化定制需求，廣泛應用于建筑、工業(yè)、能源等領(lǐng)域?？商峁?12 路交流輸入（標準硬件包括：三相保護電流、兩個(gè)零序電流、三相測量電流及 4 個(gè)電壓通道），16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點(diǎn)輸出，可滿(mǎn)足絕大多數場(chǎng)合下中低壓系統間隔層的保護測控要求。
??低壓回路采用的ACR系列多功能電力儀表是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，它能測量所有常規電力參數，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、無(wú)功電度。并且本儀表帶有4路光電隔離開(kāi)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)現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表主要應用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區電力監控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統及智能建筑等領(lǐng)域。
配電一次圖見(jiàn)圖（1），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線(xiàn)三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實(shí)現顯示現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)，主要包括：開(kāi)關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；斷路器變位時(shí)會(huì )發(fā)出報警信號，提醒用戶(hù)及時(shí)處理故障。
??現場(chǎng)設備層是數據采集終端，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)型連接接入串口服務(wù)器，經(jīng)串口服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程監控。
??現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在25只左右，然后將數據上傳至串口服務(wù)器，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。

4 系統功能
功能特點(diǎn)
??本系統采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò )結構圖顯示；系統提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠程顯示功能。
登錄界面
??安科瑞Acrel-2000電力監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。主要功能：將用戶(hù)的級別分為操作工、班長(cháng)、工程師、系統管理員四個(gè)等級，每個(gè)等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進(jìn)入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統配置、用戶(hù)管理等。系統管理員為等級用戶(hù)，高一級用戶(hù)可添加、刪除下一級別的用戶(hù)。

配電監測界面
??安科瑞Acrel-2000電力監控系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。
主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱(chēng)、三相電流、三相線(xiàn)電壓、總有功功率、總功率因數，斷路器合分位狀態(tài)。

配電監測功能

通訊狀態(tài)
??安科瑞Acrel-2000電力監控系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。
主要功能：具備完整的系統通訊拓撲結構圖，實(shí)時(shí)顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統主機和串口服務(wù)器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表
??安科瑞Acrel-2000電力監控系統具有實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、時(shí)間或選擇查詢(xún)近更新的記錄數據等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。
主要功能：查詢(xún)各回路或者設備時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶(hù)要求導出PDF格式文件。

電參量報表功能

電能報表
??安科瑞Acrel-2000電力監控系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護計量體系的正確性。
主要功能：具有起始時(shí)間和結束時(shí)間的時(shí)間選擇框，選定想要查詢(xún)的時(shí)間段后，通過(guò)點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕可查詢(xún)出系統項目范圍內所有配電回路的用電量?？赏ㄟ^(guò)導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過(guò)打印按鈕進(jìn)行報表打印。

電能報表功能

報警及事件
實(shí)時(shí)報警
??實(shí)時(shí)報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會(huì )在系統運行時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并一直隱藏在后臺。
??當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實(shí)時(shí)報警"窗口就會(huì )自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。
歷史報警
??通過(guò)調節開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，即可查詢(xún)到過(guò)去任意時(shí)間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時(shí)間，報警類(lèi)型，報警內容等。

5 結束語(yǔ)
??在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在勝利監理東營(yíng)西郊現代服務(wù)區辦公生活基地10KV配電工程的應用，可以實(shí)現對變電所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)顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限可彈出報警對話(huà)框，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，為解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據。

參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數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(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電能管理系統產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10