繆建梅
 

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(chǎng)，采用智能電力儀表、智能斷路器，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：大型商業(yè)廣場(chǎng);南京浦口紫金商業(yè)廣場(chǎng);10KV變電所;0.4KV變電所；高壓微機(jī)保護(hù)；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng);電能管理系統(tǒng)

1 概述

紫金（浦口）科技創(chuàng)新綜合體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(wàn)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(huì)務(wù)展覽、人才公寓、酒店服務(wù)等功能于體的全*、省內(nèi)的高科技孵化園區(qū)。

本次項(xiàng)目主要涉及其中的個(gè)商業(yè)廣場(chǎng)的高壓和低壓變電所部分。

1）需求分析

現(xiàn)場(chǎng)共有3個(gè)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(jí)的電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)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(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以次圖形式直觀動(dòng)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(duì)各回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況。

對(duì)各回路的電能集抄功能，并可生成時(shí)間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報(bào)表。

對(duì)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(bào)警，便于管理人員實(shí)時(shí)掌握并分析配電運(yùn)行情況。

本技術(shù)條件適用于浦口資金商業(yè)廣場(chǎng)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，但不于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2）數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)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(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。各設(shè)備的用電負(fù)荷（有功、無(wú)功）zui大、zui小、平均值計(jì)算。統(tǒng)計(jì)各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

4）數(shù)據(jù)查詢與展示

要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)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(jì)用量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行記錄及比例、對(duì)比、對(duì)標(biāo)分析等功能。

管理層具備能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析、分類分項(xiàng)的對(duì)比、對(duì)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(kù)導(dǎo)入/導(dǎo)出等功能。

5）權(quán)限管理

要求對(duì)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(píng)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)能改造后的效果評(píng)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(bào)警，具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶查詢，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)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(shí)現(xiàn)南京浦口紫金商業(yè)廣場(chǎng)三個(gè)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；其中高壓變電所配套電力監(jiān)控系統(tǒng)，低壓1#、2#兩個(gè)變電所配套電能管理系統(tǒng)。高壓部分監(jiān)控范圍為高壓變電所內(nèi)的16只電南自微機(jī)保護(hù)測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。該高壓系統(tǒng)總計(jì)有16只微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置分條總線直接接至監(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，zui后通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機(jī)實(shí)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)工程中主要指置于配電所的兩臺(tái)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(cè)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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，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(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無(wú)功電度。

3 系統(tǒng)功能

變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)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(yùn)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(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

變電所次系統(tǒng)圖

遙信和遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)高低壓各出線回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)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(bào)警記錄查詢

參數(shù)抄表功能，主要對(duì)高低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)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(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)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(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報(bào)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(shí)監(jiān)測(cè)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(shì)曲線界面中可直觀的查看回路的電流運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢(shì)曲線圖

越限報(bào)警設(shè)置，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)置電流報(bào)警上限。電流越限系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。如下圖所示：

4 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，商業(yè)廣場(chǎng)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(chǎng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)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(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實(shí)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(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中電力出版社. 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(jiǎn)介：

繆建梅，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)