電力監控系統在淄博運動員公寓智能配電系統中的應用

何新偉 王凱鋒
上海安科瑞電氣有限公司，上海 嘉定

摘    要：本文介紹基于Acrel-3000電力監控軟件和電力監控儀表，設計并實現了一套分散式采集和集中控制管理的配電自動化系統。系統實現了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現場操作的煩瑣，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電力監控軟件；電力監控儀表；智能配電系統；應用

0　 概述
　　當前，國內很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實現分散供電，給整個系統的運行管理帶來了很多的不便，計算機技術和網絡通信技術日趨成熟，配電系統測量、控制等功能的智能化、網絡化已是發展的必然趨勢，配電系統運行中的各種問題可以通過微機全面解決。
　　智能化配電系統由開關配以具有通信功能的智能化元件經數字通信與計算機系統網絡連接，實現對分散分布的低壓電纜分接箱內開關設備運行的自動化管理。系統可實現數據的實時采集、數字通信與程序控制及設備維護信息管理等功能。
　　本文以淄博運動員公寓（后改名為齊盛國際賓館）電能管理系統為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。

1　 系統分析
　　山東省第22屆運動會將于9月19日在淄博舉行，淄博運動員公寓正是為此服務的。
　　據悉，為保證第十一屆全運會和第二十二屆山東省運動會的召開，淄博市運動員公寓作為兩運會服務的體育配套項目，從去年開始進入論證階段。經多次論證，今天，中國建筑方面的專家組成的評審團開始對方案進行評審。據了解，根據淄博市城市總體規劃與淄博市新區發展規劃，淄博市運動員公寓將建于淄博新城區核心區內，在規劃政務區東北角，中潤大道南面，西十路西面，整體呈現南高北低。運動員公寓預計總用地面積約22公頃，總建筑面積121660平方米，地上　　　建筑面積為102922平方米，地下建筑面積為18738平方米，綠化率達到65％。
　　在整體布局上，淄博市運動員公寓采用園林式分散組合形式，兼顧獨立和聯系；建筑以現代的北方園林建筑風格為主，兼顧實用與創新；環境的創造以北方現代園林形式為基礎，兼顧傳統與特色。特別是在節能設計上，本著“超低能耗，自然通風，天然采光，健康空間，再生能源，智能控制”的原則，外墻門窗均采用高效保溫隔熱系統，有效提高維護結構的性能；在建材選用上，采用輕質新型隔墻材料，減少建筑自重，節約結構構件用料。
　　淄博運動員公寓電力監控和電能管理項目是2010年7月份開始的項目，旨在通過該系統實現運動員公寓電力系統的集中管理和檢測，實現遠程智能化配電系統。
　　項目啟動前買方需提供配電系統一次系統圖、平面圖、二次系統圖等，以供賣方設計參考。賣方按照買方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統的設計，主要功能為：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，系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統負荷、用戶權限管理等主要功能，實際細化功能賣方可以根據買方的使用習慣和需求做可行性修改。
　　整個系統采用網絡分布式結構，監控主機位于2#樓前面地下一層的動力中心中，其他5個配電室分別位于1#、2#、3#、4#地下一層（其中3#有南北兩個配電室）。該項目實現了淄博運動員公寓4個樓內電力系統的智能管理。設計方案為4個樓內的5個配電室，通過光電轉換器經過光纖拉倒2#樓前面地下一層的動力中心。5個配電室現場放置通訊機柜，儀表數據通過485接口，MODBUS通訊協議經光電轉換器輸送到動力中心。

2　 系統的結構   
　　本系統采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

圖1　網絡拓撲圖

　　隔層主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
　　中間層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
　　站控層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
　　以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。

3　 Acrel-3000電力監控組態軟件解決方案
　　Acrel-3000電力監控組態軟件是對現場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態方式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能，比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態”的方式可以縮短自動化工程師的系統集成的時間，提高集成效率。
　　該系統實施后，實現了各類用電設備的一次系統圖顯示、各回路實時電參量遙測、重要回路電能報表、以及進線回路的負荷用電趨勢、重要回路的分合閘報警、用戶權限管理等功能，圖表分別見圖2、3、4、5、6、7。

圖2　系統一次圖

　　系統一次圖：直觀地顯示低壓系統各回路的三相電流及運行狀況。 

圖3　實時電參量

　　實時電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數據等查詢、打印及導出。

圖4　電能報表

　　電能報表：重要回路電能按時間短進行查詢計算、打印、導出。

圖5　趨勢曲線

　　趨勢曲線：各進線回路及重要出線回路電流負荷趨勢曲線歷史記錄查詢。

　圖6　分合閘報警信息

　　分合閘報警信息：各重要回路分合閘遙信報警，實時報警及歷史報警查詢。

圖7　用戶權限管理

　　用戶權限管理：用戶可配置不同用戶權限，增減用戶，修改密碼等。
　　系統特點：通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況，同時系統操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據用戶的需求靈活變化，系統的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

4　 結束語
　　在電力監控系統中配置網絡電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。

參考文獻
[1] 任致程、周中編著  電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
[2] 朱立泉 變配電系統的智能管理系統分析  智能建筑電氣技術  2007年第1卷第4期
[3] 王振生 解析《變配電所計算機監控系統》智能建筑電氣技術  2006年第5卷第3期

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