袁凱1　陸明2

（1 上海世紀都城建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 崇明 202150；2上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801）

    摘 要：介紹一種在10/0.4KV配電系統(tǒng)中，加裝智能電力儀表和變配電監(jiān)控系統(tǒng)，對于主要回路的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功電能等電參量和開關(guān)信號進行實時采集；經(jīng)組網(wǎng)遠傳至后臺，從而實現(xiàn)對低壓配電系統(tǒng)的電力狀態(tài)實時監(jiān)控和能耗監(jiān)測。

    0　 概述

    上海某醫(yī)院病房樓是一幢醫(yī)用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據(jù)配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測的要求，需要對樓內(nèi)的高壓進線、低壓配出線和各樓層內(nèi)配電箱進行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、高效。

    Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和集中管理。

    1　 配電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

    本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和站控管理層如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

    現(xiàn)場設(shè)備主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)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(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)遠程遙控功能。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)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(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)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(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

    2　 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

    電力監(jiān)控計算機通過現(xiàn)場設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統(tǒng)的運行狀況，包括相關(guān)設(shè)備的運行狀況。

    2.1 運行信息與保護信息采集

    系統(tǒng)采集來自智能測控單元裝置送來的參數(shù)，所有信息低壓主進、母聯(lián)和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率 、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。

    2.2 人機操作界面

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。可按照配電所顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)。

    系統(tǒng)軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據(jù)實際情況和以往習慣自行定各種圖元圖形及設(shè)備在各種狀態(tài)下的顯示方式。

    包括如下功能特征：

    全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關(guān)信息和內(nèi)容。

    提供畫面管理工具，可聯(lián)想相關(guān)調(diào)用、重要畫面快速調(diào)用、畫面文件索引選擇、事故自動調(diào)用畫面。

    提供多種數(shù)值顯示手段，數(shù)值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據(jù)數(shù)值狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)由用戶根據(jù)需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區(qū)分包括遙測在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)的正常、越上限、越下限等情況。

    屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統(tǒng)實用參數(shù)表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況；畫面顯示響應(yīng)時間1s。見圖2。

圖2　配電系統(tǒng)圖

    2.3 統(tǒng)計分析、報表、打印

    時、日、月、年用電量統(tǒng)計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數(shù)據(jù)庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設(shè)備和系統(tǒng)運行參數(shù)進行匯總統(tǒng)計，并根據(jù)用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。

圖3　電參量匯總表

    各設(shè)備參數(shù)和最值統(tǒng)計報表；全系統(tǒng)運行統(tǒng)計報表等對于事件記錄、報警和數(shù)據(jù)報表，可設(shè)置為定時和根據(jù)需要的召喚打印。

    能源統(tǒng)計報表及打印，對能源消耗進行匯總統(tǒng)計，并根據(jù)用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統(tǒng)計報表，日、月、年的有功/無功電能的統(tǒng)計，并按用戶常規(guī)格式輸出電能報表，實現(xiàn)人工抄表到自動報表，可設(shè)置為定時和根據(jù)需要的召喚打印，見圖4。

圖4　電能報表

    2.4 歷史記錄與趨勢分析

    系統(tǒng)收集各監(jiān)測控制與管理裝置的實時數(shù)據(jù)并存儲在一個開放式數(shù)據(jù)庫中予以保存，系統(tǒng)可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統(tǒng)可以標準和設(shè)定文件格式隨時調(diào)用和打印上述歷史數(shù)據(jù)。

    根據(jù)歷史數(shù)據(jù)記錄可進行各參數(shù)的年度、月度和日變化和實時數(shù)據(jù)趨勢分析，進行分類和綜合比較分析，為業(yè)務(wù)流程優(yōu)化和設(shè)備設(shè)施使用優(yōu)化提供依據(jù)，見圖5。

圖5　電流趨勢曲線圖

    2.5 系統(tǒng)安全

    本系統(tǒng)軟件設(shè)置多達幾百種密碼分區(qū)和密級設(shè)置，為系統(tǒng)管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。

圖6　用戶權(quán)限管理

    2.6 故障分析與設(shè)備維護管理

    系統(tǒng)依據(jù)帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析；另外，系統(tǒng)統(tǒng)計開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)和累積壽命參數(shù)，可據(jù)此提出設(shè)備維護預(yù)告，見圖7。

圖7　事件記錄

    2.7 保護信息管理

    管理保護定值和保護動作信息，提供有關(guān)查詢。

    2.8 其他功能

    其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設(shè)備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。

    2.9 系統(tǒng)自診斷功能

    本系統(tǒng)軟件能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。

    由于本系統(tǒng)設(shè)備有冗余配置，當系統(tǒng)發(fā)生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統(tǒng)設(shè)備上運行。

    3　 結(jié)束語

    隨著社會的快速發(fā)展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現(xiàn)配電室的無人職守已經(jīng)成為未來配電自動化發(fā)展的一個方向；ACREL-3000型變配電監(jiān)控系統(tǒng)是解決供配電高質(zhì)量運行的良好方案，運行表明，系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定，并降低了設(shè)備運行成本，提高配電自動化質(zhì)量。<