安科瑞 師晴晴
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405
摘要：介紹陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓項目，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(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞：陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓，智能電力儀表，Acrel-3000，電能管理系統(tǒng)
0 概述
陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓工程位于西咸新區(qū)秦漢新城蘭池大道中段，屬于西咸新區(qū)規(guī)劃中的CBD核心區(qū)域，總建筑面積53647㎡，是建設(shè)集團(tuán)列為爭創(chuàng)魯班獎的工程項目。
本工程包含主樓、副樓及地下車庫，地下一、二層為汽車車庫及設(shè)備用房，主樓一至十六層為辦公室，十八至二十三層為培訓(xùn)中心休息室，副樓一層為餐廳，二層為餐廳及報告廳，三層為培訓(xùn)教室、四層為職工活動室。
現(xiàn)場共有一間變配電室，其中一組高壓柜，三組變壓器柜，一組柴油發(fā)電機(jī)組，其中三臺低壓進(jìn)線柜、一臺柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)線柜、兩臺母聯(lián)柜采用的是ACR330ELH多功能儀表，146個低壓出線回路采用的是PZ80-E4多功能儀表。
1 需求分析
為保證辦公樓用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的配電室中高壓配電柜以及低壓進(jìn)線及出線回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免**事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。
本技術(shù)條件適用于陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓配電室。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高**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)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。
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)場開關(guān)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)實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。
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）、小、平均值計算。
統(tǒng)計各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。
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、管理層用能展示。
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**控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。
故障報警
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。報警類型包括微機(jī)保護(hù)開關(guān)量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場綜保或者儀表與監(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，工作人員可隨時掌握配電室實時運行狀態(tài)，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)**性、可靠性。
2 系統(tǒng)方案
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)根據(jù)陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至串口服務(wù)器然后通過網(wǎng)線直接接至配電室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)，保障了電能管理監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。
現(xiàn)場配電室內(nèi)共有1只AM5-U微機(jī)保護(hù)，4只AM4-I微機(jī)保護(hù),10只ACR330ELH多功能儀表,3只PZ96L-E4多功能儀表,157只PZ80-E4多功能儀表，綜保和儀表分為十條RS485總線接至串口服務(wù)器上，串口服務(wù)器通過網(wǎng)線連接到監(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。
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。在陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓工程中主要指置于地下一層配電室的監(jiān)控主機(jī)。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由Nport5610-16一臺、串口轉(zhuǎn)換隔離器I-7520R十六只以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。Nport5610-16串口服務(wù)器主要功能是監(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)站控管理層于現(xiàn)場設(shè)備之間的數(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**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，主要由微機(jī)保護(hù)以及智能儀表組成，微機(jī)保護(hù)及智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入串口服務(wù)器，經(jīng)串口服務(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。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
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，每根總線連接微機(jī)保護(hù)在5只左右，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Nport5610-16，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：
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)，可以看到高低壓的所有常規(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：
高壓一次系統(tǒng)圖
低壓一次系統(tǒng)圖
遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各回路的開關(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，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。
電流限值設(shè)置
事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。
參數(shù)抄表功能，主要對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。該報表查詢陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓配電室高低壓進(jìn)出線回路的電參數(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，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。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。
通訊結(jié)構(gòu)示意圖
負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況。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。
用戶權(quán)限管理，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。下圖為權(quán)限配置界面。
趨勢曲線圖
4 結(jié)束語
在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，辦公樓項目的配電**性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）基地辦公樓的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示，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**、可靠、穩(wěn)定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設(shè)計》，姚強(qiáng)，科技天地
作者簡介：
師晴晴（1985－），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)
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