安科瑞 繆凱倫 陳聰

摘要：介紹嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房，采用智能電力儀表，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。

關(guān)鍵詞：嘉定新城;保利家園C12地塊二期;0.4KV配電室；10KV變電所；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0 概述

上海海嘉定投資約16億元，建設旅游商業(yè)地產(chǎn)項目——“臺北時尚風情街"，該購物中心將分六大業(yè)態(tài)，全部招商中國臺灣品牌入駐。位于保利家園C12地塊的臺北時尚風情街是由保利置業(yè)打造的一條特色商業(yè)街，地下兩層，地上七層，商業(yè)總建筑面積約10.5萬平方米，內(nèi)含精品商業(yè)、娛樂、餐飲、綜合辦公等多種業(yè)態(tài)。

嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房項目總建筑面積為128489平方米，主體建筑為地上5層，地下2層；局部高層為地上10層，地下2層，多層部分23.200米；塔樓部分41.750米，地上部分用于商業(yè)，文化體育，地下部分用于商業(yè)、車庫及設備用房等；

本次項目是為嘉定新城保利家園高低壓變配電所部分設計的的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1 需求分析

現(xiàn)場共有三座變配電室，分別為1#變配電室（10KV部分及0.4KV部分）、2#配電室（0.4KV部分）、35KV變電室（10KV部分及35KV部分）。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(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。

10KV高壓分合閘操作。

本技術(shù)條件適用于嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房的變配電室。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房變配電進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為1#變配電所T1、T2、T3、T4、T7、T8變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜儀表，10KV部分綜合保護裝置；2#配電所的T5、T6變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜儀表；35KV變電所10KV綜合保護裝置、35KV綜合保護裝置進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。系統(tǒng)接入1#變電所198只多功能電力儀表，分7條總線，10臺綜合保護裝置，分2條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)采集設備；接入2#變電所164只多功能電力儀表，分6條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)采集設備；接入35KV變電所13臺綜合保護裝置，分5條總線，值班室位于35KV變電所隔壁，總線直接接入值班室內(nèi)采集設備，1#變電所、2#變電所采集設備通過光纖將數(shù)據(jù)上傳至值班室主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

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，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

通訊層主要是由NPORT5610-8（16）串口服務器、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。NPORT5610-8（16）串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)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，達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表、綜合保護裝置組成，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器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

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(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器NPORT5610-8（16），進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

低壓進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、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統(tǒng)功能

功能特點

本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理。

監(jiān)控系統(tǒng)界面分為三塊，標題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

標題界面中顯示當前登錄用戶及系統(tǒng)當前時間。

系統(tǒng)界面中顯示當前界面對應各種參數(shù)。

菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進入相應的功能界面。

高壓系統(tǒng)監(jiān)測

高壓系統(tǒng)監(jiān)測界面

通過界面可以觀測高壓狀態(tài)下三相電壓，電流以及功率等電參數(shù)。界面上有“合閘"和“分閘"按鈕。若處于“合閘"狀態(tài)，合閘按鈕禁止。此時如果需要分閘，點擊“分閘"按鈕，輸入口令，即可遠程分閘。若處于“分閘"狀態(tài)，分閘按鈕禁止。此時如果需要合閘，點擊“合閘"按鈕，輸入口令，即可遠程合閘。

低壓系統(tǒng)監(jiān)測

低壓切換窗口

低壓系統(tǒng)圖

此界面可以觀測進線柜及各出線柜的實時運行狀態(tài)。

詳細參數(shù)界面

在“詳細參數(shù)"窗口內(nèi)，可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，三相電壓，進線回路的功率、電能、功率因數(shù)、回路名稱，和出線回路的電流、回路名稱。

當選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統(tǒng)會自動保存。系統(tǒng)圖中，各回路的通斷將通過紅綠色切換來表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開。

通訊狀態(tài)

實時顯示接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設備及時維護，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

通訊狀態(tài)圖

此界面是高壓電路圖的通訊狀態(tài)。點擊“至1#變電所"和至“2#變電所"箭頭，可進入變電所低壓系統(tǒng)系統(tǒng)。同時可以看到分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。如果回路通訊正常，則顯示紅色，否則為綠色。

電參量報表

實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢近期更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

電參量報表功能

設置需要查詢的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數(shù)、電能。

該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統(tǒng)運行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以此為依據(jù)，對系統(tǒng)進行更好的管理和優(yōu)化。

報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。點擊打印報表，按需要即可打印報表。

電能報表

以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

電能報表功能

用電量的管理以報表形式呈現(xiàn)，該報表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。

通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量。

該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電流曲線

對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調(diào)整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。

電流曲線功能

曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，選擇相應的回路刷新曲線，可顯示選定回路的一天和七天的歷史曲線顯示；

電流曲線可以幫助用戶進行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報警及事件

實時報警

實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警"窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

系統(tǒng)事件

系統(tǒng)事件查詢功能

此界面中，選擇“實時事件"，可以查看當前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運作情況，選擇“事件查詢"，可以查詢?nèi)我鈺r刻的運作情況。

高壓光字牌

具有高壓回路光字牌顯示功能。該功能可以實時顯示現(xiàn)場斷路器、接地刀、斷路器小車的位置及相關(guān)故障、告警信號等狀態(tài)，從而方便配電維護人員及時掌握配電系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

高壓光字牌

4  結(jié)束語

在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在田林路200號的應用，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)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(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。