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(yuǎn)傳至后臺，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：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(shè)旅游商業(yè)地產(chǎn)項(xiàng)目——“臺北時(shí)尚風(fēng)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(shí)尚風(fēng)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(xiàng)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(shè)備用房等；
本次項(xiàng)目是為嘉定新城保利家園高低壓變配電所部分設(shè)計(jì)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(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)測信息實(shí)時(shí)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(yùn)行工況。
對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。
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(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 系統(tǒng)方案
監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)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(jìn)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(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜儀表，10KV部分綜合保護(hù)裝置；2#配電所的T5、T6變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜儀表；35KV變電所10KV綜合保護(hù)裝置、35KV綜合保護(hù)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)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(hù)裝置，分2條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)采集設(shè)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(shè)備；接入35KV變電所13臺綜合保護(hù)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(shè)備，1#變電所、2#變電所采集設(shè)備通過光纖將數(shù)據(jù)上傳至值班室主機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(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)場設(shè)備層。
系統(tǒng)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。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由NPORT5610-8（16）串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。NPORT5610-8（16）串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護(hù)裝置；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)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(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、綜合保護(hù)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(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(jìn)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(wù)器NPORT5610-8（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：
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、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(diǎn)
本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運(yùn)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(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。
登錄界面
為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)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(yùn)行維護(hù)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(gè)等級，每個(gè)等級可以單獨(dú)賦給不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、遙控操作、報(bào)表管理。
監(jiān)控系統(tǒng)界面分為三塊，標(biāo)題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。
標(biāo)題界面中顯示當(dāng)前登錄用戶及系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。
系統(tǒng)界面中顯示當(dāng)前界面對應(yīng)各種參數(shù)。
菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個(gè)功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進(jìn)入相應(yīng)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(shí)如果需要分閘，點(diǎn)擊“分閘"按鈕，輸入口令，即可遠(yuǎn)程分閘。若處于“分閘"狀態(tài)，分閘按鈕禁止。此時(shí)如果需要合閘，點(diǎn)擊“合閘"按鈕，輸入口令，即可遠(yuǎn)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(jìn)線柜及各出線柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。
詳細(xì)參數(shù)界面
在“詳細(xì)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(jìn)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(dāng)選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點(diǎn)擊回路名稱，直接對回路名稱進(jìn)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(shí)時(shí)顯示接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)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(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設(shè)備及時(shí)維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
通訊狀態(tài)圖
此界面是高壓電路圖的通訊狀態(tài)。點(diǎn)擊“至1#變電所"和至“2#變電所"箭頭，可進(jìn)入變電所低壓系統(tǒng)系統(tǒng)。同時(shí)可以看到分布式網(wǎng)絡(luò)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(bào)表
實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)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(shí)間段或選擇查詢近期更新的記錄數(shù)等，并通過報(bào)表方式顯示出來。該功能方便用戶進(jìn)行事故追溯查詢。
電參量報(bào)表功能
設(shè)置需要查詢的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的電參量報(bào)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(bǔ)償因數(shù)、電能。
該報(bào)表包含所有的回路。幫助用戶了解每個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。
報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。點(diǎn)擊打印報(bào)表，按需要即可打印報(bào)表。
電能報(bào)表
以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。
電能報(bào)表功能
用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的各回路用電，每個(gè)進(jìn)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(shí)間和結(jié)束時(shí)間，，即可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量。
該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。
電流曲線
對配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了電流勢曲線。便于配電維護(hù)人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)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(shí)調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。
電流曲線功能
曲線圖表的X軸表示時(shí)間跨度，Y軸表示量程，選擇相應(yīng)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(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。
報(bào)警及事件
實(shí)時(shí)報(bào)警
實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報(bào)警窗口會在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動打開，并一直隱藏在后臺。
當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警"窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。
歷史報(bào)警
通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢到過去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類型，報(bào)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(shí)時(shí)事件"，可以查看當(dāng)前狀態(tài)下系統(tǒng)的各部分運(yùn)作情況，選擇“事件查詢"，可以查詢?nèi)我鈺r(shí)刻的運(yùn)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(shí)時(shí)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(hù)人員及時(shí)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(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)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(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對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)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框、語音提示、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。
