徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

    摘要：近年來，“大數據”已經成為科技界和企業界關注的熱點，觀察各種復雜系統得到的大數據，直接反映的往往是一個個孤立的數據和分散的鏈接，但這些反映相互關系的鏈接整合起來就是一個網絡。本文介紹基于Acrel-2000電力監控軟件和網絡電力儀表而設計實現的一套分散式采集和集中控制管理的“大數據”配電自動化系統。

    0 引言

    2012年3月，美國奧巴馬政府宣布投資2億美元啟動“大數據研究和發展計劃”，這是繼1993年美國宣布“信息高速公路”計劃后的又一次重大科技發展部署。美國政府認為大數據是“未來的新石油”，將“大數據研究”上升為國家意志，對未來的科技與經濟發展必將帶來深遠影響。一個國家擁有數據的規模和運用數據的能力將成為綜合國力的重要組成部分，對數據的占有和控制也將成為國家間和企業間新的爭奪焦點。與大數據的經濟價值相比，大數據研究的科學價值似乎還沒有引起足夠的重視。

    安科瑞的Acrel-2000型電力監控系統軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統的實時數據采集、開關狀態檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監控系統可以提供“監控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

    本文以東方地球物理公司涿州基地處為例，試圖對基于Acrel-2000電力監控軟件的大數據在電力監控系統的研究談幾點粗淺的認識，希望引起有關領域科技人員的爭鳴。

    1 項目介紹

    中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司（簡稱東方地球物理公司，英文縮寫BGP），是中國石油天然氣集團公司控股的專業服務公司,現有員工21000余人，注冊資本47.71億元。公司總部設在距北京城區60公里的河北涿州市。 東方地球物理公司是國際地球物理承包商協會(IAGC)會員，先后通過ISO9001質量管理體系、ISO14000環境管理體系、職業安全健康管理體系認證。

    東方地球物理公司是一個以地球物理勘探業務為主體，集地球物理勘探、多元開發、旅游接待、公共事業為一體的跨國經營企業。主要從事國內外陸地、淺海地震勘探及綜合物化探采集、處理、解釋，以及與地球物理（化學）勘探有關的技術及裝備研發、產品研制、技術引進與產品銷售，國內外技術工程承包與勞務輸出等。

    東方地球物理公司涿州基地供電系統分為三大部分，城區供電系統，開發區供電系統，學園小區供電系統。電壓等級均為10KV。進線共6路，分別為513#、527#、524#、525#、549#、512#，為涿州新安、永安、東安、平安、廣安、學園6個小區的居民和單位供電。供電系統圖分別如圖1、2、3所示。

圖1

圖2

圖3

    2 用戶需求

    現場一個調度中心，三個分中心：城區5號院（包括12個變配電室）、開發區6號院（包括8個變配電室）和學園小區。三個分中心分別有管理各自轄區的電力監控系統，再通過公司內部局域網組網，統一上傳到調度中心總電力監控系統，實現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

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

    2）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

    3）對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表、棒圖

    4）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。現場斷路器無輔助觸點，分合閘報警要求通過軟件在后臺進行虛擬遙信的判斷。

    5）報警聯動：現場三個系統（配電、視頻、換熱）所有的報警信息統一發送到現場的客戶服務系統中，便于集中分析處理。

    6）操作票：各個分中心在檢修變配電室設施前，通過各自的電力監控系統，填寫相應操作票，打印，然后上傳給調度中心，調度中心值班人員根據上傳的操作票信息在調度中心的總電力監控系統中進行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。

    7）其他要求：GPS校時；現場有電機回路啟動時電流很大，經常出現越限報警，要求躲過啟動電流，屏蔽啟動電流引起的報警；加入電流月峰值棒圖及電能月棒圖；要求加入諧波越限報警功能；變壓器溫度要求設置報警限值等等。

    3 設計方案

    3.1參考標準

    系統的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

    JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規范》

    GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

    GB/T13730 《地區電網數據采集與監控系統通用技術條件》

    GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規程》

    GB2887 《計算站場地技術要求》

    GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》

    GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

    IEC-61131-3 《圖形可編程標準》

    3.2組網結構拓撲圖

    為滿足配電室統一監控的要求，東方地球物理公司分布于涿州市的21個配電現室場安裝的安科瑞公司網絡電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手式與通訊采集箱內串口服務器相連接，串口服務器通過光纖經公司內部局域網將數據傳輸至監控中心，組網結構圖如圖4所示：

圖4

    4 系統功能

    上位機軟件采用Acrel-2000電力監控軟件，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。

    4.1配電系統一次示意圖： 10kV和0.4kV配電室配電回路運行狀態使用一次圖形式顯示回路的電壓，三相電流、有功無功功率、功率因數和頻率，界面如下圖5、6、7所示：

圖5

圖6

圖7

    4.2報表功能：通過報表功能可以查詢任意時刻回路的全常規電參量數據、回路的用電量。用戶主要關注的是用電量報表，用電量報表用于電費計量以及與核對后進行成本核算，如下圖8、9所示；

圖8

圖9

    4.3趨勢曲線：Acrel-2000電力監控系統提供了實時和歷史兩種曲線的分析界面，通過調用回路實時曲線界面分析該回路的負荷運行狀況；如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統的歷史趨勢即系統對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監測的配電網絡進行質量分析，如下圖10所示：

圖10

    4.4 電流越限報警設置：電力監控系統定義了電流越限報警設置界面，用戶根據各個回路現場線纜的橫截面（粗細）決定設定電流預警值，避免電流過大造成用電事故發生。如下圖11所示：

圖11

    4.5 報警提示和查詢界面：電力監控系統實時和歷史報警界面，實時報警會彈出報警窗口提示，歷史報警通過查詢得出，如下圖12、13所示：

圖12

圖13

    4.6 操作票界面：各個分中心在檢修變配電室設施前，通過各自的電力監控系統，填寫相應操作票，打印，然后上傳給調度中心，調度中心值班人員根據上傳的操作票信息在調度中心的總電力監控系統中進行相應的屏蔽、恢復報警操作，完成一整套操作票流程。已完成操作票支持按編號、園區、配電室進行查詢，如圖14所示。

圖14

    5 運行效果

    隨著社會的發展及電力的廣泛應用，智能電力監控系統已成為必然選擇，Acrel-2000電力監控系統完成以后，減少了電氣值班人員，實現了現場信息的實時監測；通過報警窗口的應用，提示電氣值班人員，查找原因消除電氣隱患，使值班人員更加安全，整套工作的實施也更加人性化。

    6 結束語

    本文以Acrel-2000電力監控系統的三層網絡拓撲結構為核心，分析了網絡拓撲結構的選型，以及Acrel-2000電力監控系統的功能和性能指標。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]《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]《智能樓宇控制系統的設計與實施技術》， 黎連業、朱衛東、李皓，清華大學出版社

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，從事變配電監控系統工作<