徐霜1

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹浦口紫金商業(yè)廣場，采用智能電力儀表、智能斷路器，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

    1 概述

    紫金（浦口）科技創(chuàng)新綜合體一期工程是由南京紫金浦口科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)建設(shè)發(fā)展有限公司建設(shè)位于四所村，東至浦濱路、南至石塘路、西至東華路、北至石塘東路建設(shè)規(guī)模為2#地塊土地面積102247m2，3#地塊土地面積132917 m2。規(guī)劃總建筑面積約80萬m2。功能定位是集高科技研發(fā)、創(chuàng)意、技術(shù)創(chuàng)新、高新企業(yè)培育、加速、辦公、中試載體以及休閑體育、商務(wù)餐飲、中介服務(wù)、會務(wù)展覽、人才公寓、酒店服務(wù)等功能于一體的全國一流、省內(nèi)領(lǐng)先的高科技孵化園區(qū)。

    本次項目主要涉及其中的一個商業(yè)廣場的高壓和低壓變電所部分。

    1）需求分析

    現(xiàn)場共有3個變電所分為高壓和低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)兩部分。兩套系統(tǒng)分別有管理各自電壓等級的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

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

    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。

    對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

    對各回路異常用電及非操作票范圍內(nèi)的分合閘操作進(jìn)行報警，便于管理人員實時掌握并分析配電運行情況。

    本技術(shù)條件適用于浦口資金商業(yè)廣場的配電室低壓柜以及高壓柜。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅限于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

    2）數(shù)據(jù)采集

    自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

    支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

    支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

    支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

    數(shù)據(jù)實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

    3）數(shù)據(jù)分析與處理

    數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。各設(shè)備的用電負(fù)荷（有功、無功）最大、最小、平均值計算。統(tǒng)計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

    4）數(shù)據(jù)查詢與展示

    要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

    數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層、決策層三層能耗展示。

    操作層具備能耗分析、能耗累計用量、實時監(jiān)測、運行記錄及比例、對比、對標(biāo)分析等功能。

    管理層具備能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析、分類分項的對比、對標(biāo)分析等功能。

    決策層具備能耗數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。

    5）權(quán)限管理

    要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

    系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

    6）節(jié)能改造及效果評估

    要求為生產(chǎn)節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)支撐，并能提供節(jié)能改造前后的效果評估。

    7）參數(shù)設(shè)置

    可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護(hù)整定值。

    故障判斷與報警，具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

    2 系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)南京浦口紫金商業(yè)廣場三個變電所（高壓變電所和低壓1#、2#變電所）的10/0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理；其中高壓變電所配一套電力監(jiān)控系統(tǒng)，低壓1#、2#兩個變電所配一套電能管理系統(tǒng)。高壓部分監(jiān)控范圍為高壓變電所內(nèi)的16只國電南自微機(jī)保護(hù)測控裝置；低壓部分監(jiān)控范圍為1#變電所的T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜和2#變電所的T3、T4變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜及高壓側(cè)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。該高壓系統(tǒng)總計有16只微機(jī)保護(hù)測控裝置分一條總線直接接至監(jiān)控主機(jī)，低壓系統(tǒng)163只多功能電力儀表，分8條總線，其中1#變電所4條總線，2#變電所4條總線，兩變電所之間距離較遠(yuǎn)，采用光纖組網(wǎng)連接，最后通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機(jī)實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

高壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    1）站控管理層

    站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在浦口紫金商業(yè)廣場工程中主要指置于配電所的兩臺監(jiān)控主機(jī)。

    2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由Nport5430串口服務(wù)器和NPORT5630-16、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT-5430I串口服務(wù)器以及NPORT5630-16主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

    3）現(xiàn)場設(shè)備層

    現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

    智能儀表現(xiàn)場連接示意

    現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器Nport5430I，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

    高壓進(jìn)線和饋線回路采用微機(jī)保護(hù)裝置，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，以及各種保護(hù)參數(shù)，開關(guān)量狀態(tài)、手車位置信息、斷線告警等等功能。

    低壓進(jìn)線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

    3 系統(tǒng)功能

    變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)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(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

變電所一次系統(tǒng)圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能。如下圖所示：

歷史報警記錄查詢

    參數(shù)抄表功能，主要對高低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢演藝中心變電所變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

電參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)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。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示各配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

    系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為該變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    電流趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的電流運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

    越限報警設(shè)置，用戶可以根據(jù)實際情況自行設(shè)置電流報警上限。電流越限系統(tǒng)自動報警。如下圖所示：

    4 結(jié)束語

    在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，商業(yè)廣場的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在浦口紫金商業(yè)廣場的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)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(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

    參考文獻(xiàn)：

    [1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

    [2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10

    作者簡介：

    徐霜，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)<