王海芹

 1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹蘇州演藝中心，采用智能電力儀表、智能斷路器，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-2000型電力監控與電能管理系統實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：演藝中心;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;

1 概述

    蘇州演藝中心是由蘇州市政府斥資4.5億元全力打造的，是蘇州市中心目前大的集演出、會(huì )展、培訓于一體的綜合性服務(wù)中心。

蘇州演藝中心二期工程位于金門(mén)與景德橋之間的古城河畔 與一期工程隔水相望，占地面積約11000平方米 規劃設計建筑總面積30100平方米，其中地上約15530平方米，地下約14560平方米，總投資約2億元。蘇州演藝中心二期工程整體設計充分體現了以人為本、綠色環(huán)保的設計理念，把現代氣息與小橋流水有機地融合在一起。工程完工后，橫跨古城河兩岸的蘇州演藝中心將成為蘇州市文化產(chǎn)業(yè)的新地標。本次項目主要涉及其中二期工程的低壓配電所部分。

 2 需求分析

   為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對生產(chǎn)現場(chǎng)的低壓配電柜、供電變壓器等電氣設備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(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。

    本技術(shù)條件適用于演藝中心的配電室低壓柜。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(mǎn)足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

    數據采集

    自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)光狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

    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)）。

    支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

    支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

    數據實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

    自動(dòng)采集現場(chǎng)2-31次諧波，生成圖表形式，方便進(jìn)行諧波分析。

   數據分析與處理

    數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

    各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

    各設備的用電負荷（有功、無(wú)功）大、小、平均值計算。

    統計各分站及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

    數據查詢(xún)與展示

    要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

    數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，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、能耗累計用量、實(shí)時(shí)監測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

    管理層具備能耗數據統計和分析、分類(lèi)分項的對比、對標分析等功能。

    決策層具備能耗數據分析、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

    權限管理

    要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

    系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

 節能改造及效果評估

    要求為生產(chǎn)節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

   參數設置

    可通過(guò)采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

    故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

    安科瑞Acrel-2000系統根據蘇州演藝中心現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至數據采集器然后直接接至監控主機，保障了變電所電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

     現場(chǎng)共計3只ACR330ELH、4只ACR220EL以及64只P96-E4共分為4條RS485總線(xiàn)接至串口服務(wù)器，后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)拉至值班室連接到監控主機實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

1）站控管理層

    站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在蘇州演藝中心工程中主要指置于配電所的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

    通訊層主要是由Nport-5430I串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。NPORT-5430I串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

    現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

   智能儀表現場(chǎng)連接示意

    現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至串口服務(wù)器Nport5430I，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

    進(jìn)線(xiàn)回路采用ACR330ELH/K多功能諧波儀表，其是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，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、并可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表主要應用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區電力監控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統及智能建筑等領(lǐng)域。

    重要配出回路采用ACR220EL以及P96-E4系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表，該儀表主要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。

3  系統功能

    變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監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。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

 變電所一次系統圖

    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，通過(guò)手機短信的形式發(fā)給當天值班人員，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，如下圖所示：

報警功能

     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)演藝中心變電所變壓器出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(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

電參數抄表

    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，顯示辦公樓實(shí)驗樓配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

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。下圖為辦公實(shí)驗樓通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

    負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，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；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。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。如下圖所示：

趨勢曲線(xiàn)圖

4  結束語(yǔ)

    在當今配電設施的應用中，商業(yè)廣場(chǎng)的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在蘇州演藝中心的應用，可以實(shí)現對變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，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、語(yǔ)音提示、短信報警燈，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，為工廠(chǎng)解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻：

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