韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】本文中概述電力監控系統結構和作用，通過(guò)列舉工程實(shí)例，詳細介紹了電力監控系統在民用建筑電力系統運行和節能中的應用，以及在推廣和發(fā)展方面需要改進(jìn)的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；電力監控系統；運行和節能中的應用

 

 

        隨著(zhù)國民經(jīng)濟的不斷增強，城鎮建設速度不斷加快，智能建筑已經(jīng)從發(fā)達城市向普通城市發(fā)展推廣，而作為智能建筑的重要組成部分--電力監控系統已成為電力系統管理中的技術(shù)手段，通過(guò)這種智能化管理，提高了電力系統可靠性、安全性和連續性，同時(shí)便于及時(shí)、全面、快捷的掌握電力系統運行工況，簡(jiǎn)便、有效的進(jìn)行用電負荷變化、電能消耗和電能質(zhì)量分析，提高電能使用效率、節約用電成本，還能借助電力監控系統準確、快速地判斷故障位置和故障原因。

 

 

        電力監控系統采用分層分布式結構，具體分為三層：現場(chǎng)設備層、通訊轉換層、系統管理層?，F場(chǎng)設備層設置在于電力線(xiàn)路系統中的配電現場(chǎng)，負責完成各種電力現場(chǎng)數據參數及信息狀態(tài)的的采集、保護和控制，執行監控系統的各類(lèi)動(dòng)作指令和管理操作；通訊轉換層設置在于電力線(xiàn)路系統中的配電現場(chǎng)，呈分布式布局，相互獨立，互不影響，完成系統數據的通訊轉換以及與系統管理層的數據交換。負責將現場(chǎng)設備層的各類(lèi)電力智能監控及第三方設備通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)形式所采集的相關(guān)信息數據轉換為網(wǎng)絡(luò )形式的信號，并進(jìn)行組合、配網(wǎng)和轉發(fā)；系統管理層設置在監控中心內，管理層主機與通訊轉換層各子站間相互通訊，并通過(guò)以太網(wǎng)形式進(jìn)行局域網(wǎng)組網(wǎng)，實(shí)現電力系統信息的交換與管理。

電力監控系統主要功能：1系統運行實(shí)時(shí)監視，進(jìn)行數據采集與處理；2電能質(zhì)量監視與管理；3事件報警信息與記錄；4遠程控制與操作；5歷史數據管理與各種報表打印等。

 

 

1.工程實(shí)例

        某辦公樓分為主樓、東附屬樓、西附屬樓三個(gè)部分，主樓建筑面積10萬(wàn)m2,東西附屬樓各1.5萬(wàn)m2。電力系統分為3個(gè)變配電室，主樓變配電室作為總變配電室，高壓電源采用雙電源進(jìn)線(xiàn)中間設置母聯(lián)形式，高壓饋出線(xiàn)包含主樓、東西附屬樓高壓電源，共計8條。主樓配電室低壓配電系統作為獨立部分，共有4臺SCB9-2000KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器，其中2臺為主樓照明動(dòng)力用，低壓配電采用兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)形式，低壓饋出線(xiàn)90多條。另外2臺為空調制冷設備用，每臺變壓器及低壓配電系統均與制冷設備對應。東、西附屬樓變配電室各有2臺SCB9-800KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器，低壓配電系統均采用兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)形式，低壓饋出線(xiàn)分別為60多條和40多條，主要負荷以普通照明、動(dòng)力為主。由于變配電室較為分散，距離遠，而且各建筑功能不同，用電負荷性質(zhì)不同，因此采用電力監控系統對電力系統進(jìn)行監控，三層結構如下：

        (1)系統管理層。將主樓變配電室作為總監控中心，東、西附屬樓作為2個(gè)子工作站。各工作站電力監控系統采用電力專(zhuān)用監控軟件、Windows2003/XP中文版操作系統、SQLserver2005數據庫作為服務(wù)器的數據庫。與第三方通訊支持DDE方式、OPC方式、ODBC接口，支持與樓控系統的數據交換。

        (2)通訊轉換層。主通訊網(wǎng)采用100MTCP/IP光纖以太網(wǎng)，子工作站通過(guò)OPC轉發(fā)接口接入TCP/IP以太網(wǎng)與主樓監控中心系統互聯(lián)，實(shí)現三個(gè)區域配電室現場(chǎng)數據交換，方便值班人員查看電力系統運行數據，進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。為提高數據交換速度以及通訊的穩定性和可靠性，該系統采用IEEE802.3(TCP/IP)通訊標準，星形結構，標準RS485接口，5類(lèi)UTP或Fibercable網(wǎng)線(xiàn)傳輸，傳輸速率達到100M標準。

        (3)現場(chǎng)設備層。高壓進(jìn)線(xiàn)、高壓母聯(lián)以及低壓進(jìn)線(xiàn)、低壓饋出線(xiàn)等均配置PM800系列電力參數測試儀及相應檢測器件，該設備不僅可以在現場(chǎng)顯實(shí)時(shí)顯示各種參數，而且通過(guò)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議傳送到系統管理層。

 

2.在民用建筑電力系統運行中的應用價(jià)值

        (1)電力監控系統相對以往常規人工管理方式，能及時(shí)、全面的掌握電氣運行信息，提高電氣運行的安全性、可靠性。比如系統實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設備的模擬量和開(kāi)關(guān)量；直接讀取各配電所、各條線(xiàn)路檢測器件采集的數據，并進(jìn)行顯示、統計、分析、計算和存儲。通過(guò)系統自動(dòng)監控及信息共享，可減少甚至取消子工作站運行管理人員，節省了人工管理的成本。

        (2)電力監控系統具有報警及事件管理功能以及網(wǎng)絡(luò )診斷故障功能。方便監控中心管理人員全面了解電氣運行狀況，準確、快速的判斷故障位置和查明故障原因，有助電氣維修人員及時(shí)解除故障，提高電氣安全性，可靠性和持續性。

        (3)系統可將歷史數據可以通過(guò)曲線(xiàn)方式和數據表格方式直觀(guān)地顯示，用戶(hù)可很方便地選擇欲查看回路的歷史數據。通過(guò)數據的分析，可以對關(guān)鍵回路的電流和功率變化進(jìn)行監控，實(shí)現故障的及時(shí)修正和預測、設備的運行調配管理。

 

3.在民用建筑電力系統節能方面的應用價(jià)值

        (1)通過(guò)監控系統的各用電負荷電能消耗數據和電力參數分析，可對配電系統內各用電負荷進(jìn)行電能分配、計量和監控，減少三相電流不平衡情況，以避免電能浪費的現象。

        (2)根據電力監控系統記錄的各用電負荷在峰、谷、平時(shí)段電能消耗數據分析，合理的采取運行方式和周期，減少不必要的設備添置，減少資金投入，節約電能。

        (3)通過(guò)電力參數的實(shí)時(shí)分析，能夠及時(shí)發(fā)現電能消耗異?，F象，如發(fā)生諧波問(wèn)題或功率因數過(guò)低的問(wèn)題，可以采取有效措施進(jìn)行設備改造或補償，以避免電能過(guò)度損耗和設備老化的問(wèn)題。

 

4.電力監控系統在推廣應用過(guò)程需解決和改進(jìn)的問(wèn)題

        (1)應用產(chǎn)品及生產(chǎn)廠(chǎng)家較多，且標準規范各不相同，無(wú)統一標準規范，制約電力監控系統推廣和發(fā)展。比如制冷機組自帶電氣控制器件無(wú)法與電力監控系統進(jìn)行通訊和信息共享，在電力監控數據采集方面存在不足。

        (2)電力監控系統投資規模較大，尤其要求精度高、傳輸速度快的監控元器件投資更高，一般說(shuō)來(lái)，電力監控在變配電系統投資中占到30%-40%,一些業(yè)主自籌資金，在預算不足情況下，相應減少電力監控投資。

        (3)用戶(hù)對電力監控系統認知度不高，管理人員業(yè)務(wù)能力和知識水平不高，系統利用率低，部分用戶(hù)僅作為擺設，忽略了其應用價(jià)值，造成認識上的誤解，在系統推廣和發(fā)展上造成障礙。

 

 

1.概述

        針對用戶(hù)變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過(guò)微機保護裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、配電室環(huán)境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動(dòng)化的綜合監控系統，實(shí)現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶(hù)變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。

        Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

 

2.應用場(chǎng)所

        適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

 

3.系統架構

        Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

 

4.系統功能

4.1實(shí)時(shí)監測：直觀(guān)顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。

 

 

4.2電參量查詢(xún)：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

 

4.3曲線(xiàn)查詢(xún)：可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

 

4.4運行報表：查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數。

 

4.5實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

 

4.6歷史事件查詢(xún)：對事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

 

4.7電能統計報表：系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況。

 

4.8用戶(hù)權限管理：設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

 

4.9網(wǎng)絡(luò )拓撲圖：支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

 

4.10電能質(zhì)量監測：可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。

 

4.11遙控功能：可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

 

4.12故障錄波：可在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

 

4.13事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息。

 

4.14Web訪(fǎng)問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

 

4.15APP訪(fǎng)問(wèn)：設備數據頁(yè)面顯示各設備的電參量數據以及曲線(xiàn)。

 

5.系統硬件配置

 

 

 

 

 

        電力監控系統在民用建筑中發(fā)揮越來(lái)越多的作用，以其出色的電力監控功能和節能效果，特別是與樓宇自控系統的一體化管理，能夠更加節省人工管理的開(kāi)支，節約時(shí)間，操作和查詢(xún)更加方便，而且具有更明顯的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力監控系統正在向更高、更深的領(lǐng)域發(fā)展和應用。

 

[1]姜傳超.電力監控系統在民用建筑電力系統運行和節能中的應用。

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版

 

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電力監控系統的研發(fā)宇藥業(yè)。