王海芹

 1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹蘇州吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)電能管理系統，采用智能電力儀表采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-3000型電能管理系統實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和電能管理。

關(guān)鍵詞：吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng);變電所;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統

0  概述

    蘇州吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)項目是蘇州吳中區的一項商業(yè)綜合工程，項目工程金額為255萬(wàn)元，建筑面積為26544平方米。項目地址位于吳中區長(cháng)橋鎮長(cháng)興街，對提升城市品位、完善城市功能、塑造城市形象、提高全民素質(zhì)、構建和諧吳中等都有重大現實(shí)意義。

    本項目為蘇州吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)變電所電能管理系統。根據配電系統管理的要求，需要對農貿市場(chǎng)變電所內的低壓配出線(xiàn)進(jìn)行配電監控和電能管理，以保證用電的安全、可靠和。

    Acrel-3000型低壓智能配電系統，充分利用了現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的新發(fā)展，對變配電系統進(jìn)行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)計算機和通訊網(wǎng)絡(luò )，將分散的配電所的現場(chǎng)設備連接為一個(gè)有機的整體，實(shí)現電網(wǎng)運行的遠程監控和集中管理。

1  客戶(hù)需求

    本工程主要是設計長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)電能管理系統，監控范圍為農貿市場(chǎng)內的低壓配電所，完成該配電所電能消耗統計。系統應通過(guò)多功能表計、通訊網(wǎng)絡(luò )和計算機軟件，實(shí)現供配電系統在運行過(guò)程中的數據采集、數據計算、電能抄表、報表生成等，完成長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)的安全供電、電能計量、設備管理和運行管理。系統由站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層構成。系統要求盡量減少集中采集數據的裝置以保證系統的通訊可靠性。由于該項目?jì)x表數量較少，可以采用直接通過(guò)隔離轉換器接監控主機的方案，可以給客戶(hù)達到成本低化的目的。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，電流趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。越限報警可以給以用電安全一個(gè)有力的保障。

2  系統結構描述

    本監控系統主要實(shí)現吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)的變電所的0.4kV配電系統進(jìn)行用電監控與電能管理；監控范圍為該變電所的T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò )柜、饋線(xiàn)柜儀表進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控和電能管理。該系統總計有83只儀表，分4條總線(xiàn)，由于值班室直接置于該配電所，故直接采用屏蔽雙絞線(xiàn)組網(wǎng)連接至監控主機的隔離轉換器實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

    本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

    間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表、開(kāi)關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。

    網(wǎng)絡(luò )通訊層主要為：RS485隔離轉換器，其主要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。

    站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場(chǎng)設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶(hù)。

    以上網(wǎng)絡(luò )儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數據但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數據，數據高傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲力增強，總線(xiàn)上允許連接多達32個(gè)設備，大傳輸距離為1.2km。

2  電力監控系統主要功能

2.1  數據采集與處理

    數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò )儀表采集完成，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態(tài)等數據。

    數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

2.2  人機交互

    系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。顯示低壓配電系統電氣一次主接線(xiàn)圖，配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續記錄顯示等。

2.3  歷史事件

    歷史事件查看界面主要為用戶(hù)查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過(guò)歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢(xún)條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個(gè)系統的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.4  數據庫建立與查詢(xún)

    主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。

2.5  用戶(hù)權限管理

    針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^(guò)用戶(hù)管理進(jìn)行用戶(hù)登錄、用戶(hù)注銷(xiāo)、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶(hù)對賬號和權限的修改。

2.6  運行負荷曲線(xiàn)

    負荷趨勢曲線(xiàn)功能主要負責定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流和功率負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況。點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)或歷史趨勢線(xiàn)；對所選曲線(xiàn)可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨

    勢分析和故障追憶，為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。

2.7  遠程報表查詢(xún)

    報表管理程序的主要功能是根據用戶(hù)的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經(jīng)過(guò)篩選、組合和統計生成用戶(hù)需要的報表數據。本程序還可以根據用戶(hù)的需要對報表文件采用任意時(shí)間段內查詢(xún)打印功能。同時(shí)本程序還向用戶(hù)提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設置查詢(xún)時(shí)間實(shí)現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。

3  案例分析

    吳中長(cháng)橋街道農貿市場(chǎng)電能管理系統監控范圍為其中的一個(gè)配電所，本項目針對該配電所的0.4kV配電系統進(jìn)行用電監控與電能管理；監控范圍為農貿市場(chǎng)配電所的T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò )柜、饋線(xiàn)柜儀表進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控和電能管理。

    進(jìn)線(xiàn)饋線(xiàn)回路均采用多功能儀表，，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度等多種電參量。

    監控回路實(shí)時(shí)畫(huà)面見(jiàn)圖（2），為系統主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測各回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘，功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線(xiàn)三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實(shí)現顯示現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)，主要包括：開(kāi)關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；斷路器變位時(shí)會(huì )發(fā)出報警信號，提醒用戶(hù)及時(shí)處理故障。

圖（2） 各回路系統一次圖

     各回路電表參數見(jiàn)圖（3），可顯示各回路基本信息如儀表型號、回路名稱(chēng)、柜子編號等等，以圖形實(shí)時(shí)顯示各回路電參量，曲線(xiàn)和棒圖對應顯示電流曲線(xiàn)以及電壓棒圖。

圖（3）電表參數以及趨勢圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負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(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢(xún)功能。見(jiàn)圖（4）和圖（5）。

圖（4） 實(shí)時(shí)遙信報警信息

圖（5）歷史遙測報警信息查詢(xún)

    參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)供一個(gè)變電所2臺變壓器出線(xiàn)各低壓回路的電參數，主要包括：三相電壓、三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。見(jiàn)圖（6）。

圖（6） 參數抄表

     用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，集宿樓配電間某段時(shí)間內的各配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見(jiàn)圖（7）。

圖（7） 電能報表

     系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見(jiàn)圖（8）。

圖（8）系統通訊結構示意圖

4  結束語(yǔ)

    隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展及電力的廣泛應用，電力監控和電能管理系統已成為全各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶(hù)的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000/3000電力監控與電能管理系統在蘇州吳中長(cháng)橋街道集宿樓的應用，可以實(shí)現對變電所高低壓配電回路用電的實(shí)時(shí)監控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與隔離轉換器、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內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(huà)框及語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶(hù)解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的社會(huì )效益。［2］

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電能管理系統產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10