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摘要：本文介紹了基于Acrel-3000電力監(jiān)控電能管理系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)多功能儀表，設(shè)計并實現(xiàn)了一套分散采集集中管理的自動化配電系統(tǒng)。通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對變配電設(shè)備實現(xiàn)遠程精細、實時監(jiān)控，避免人工采集數(shù)據(jù)的偏差，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控軟件；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；配電自動化監(jiān)測；應(yīng)用
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。
本文以新宏博通訊科技有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡單介紹變電站的配電自動化監(jiān)測系統(tǒng)。
1 項目簡介
蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司（以下簡稱新宏博）是一家中外合資企業(yè)，由（中資）蘇州工業(yè)園區(qū)新宏博通訊科技有限公司與（港資）香港潤宏實業(yè)有限公司投資1200萬成立的合資公司——公司座落在蘇州工業(yè)園區(qū)（三區(qū)）蘇勝東路勝港街88號，占地14000平方米，總建筑面積為12767平方米，已建成綜合辦公樓與一期生產(chǎn)車間4000平方米。公司專業(yè)從事通訊行業(yè)安全防范產(chǎn)品研制開發(fā)、生產(chǎn)制造和市場銷售為一體的綜合型企業(yè)。由于新宏博工廠用電量比較大，并且為響應(yīng)國務(wù)院制定的一系列促進節(jié)能減排的政策措施，更好的對配電系統(tǒng)進行監(jiān)控管理。因此建立了后臺電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，對配電進行智能化管理。
變配電系統(tǒng)主要由工廠一樓配電柜和倉庫配電柜進行變配電管理，工廠一樓配電柜提供整個新宏博生產(chǎn)所需電力，倉庫配電柜提供新宏博全部辦公及后勤用電。進線由外邊開閉所引來，并且監(jiān)控值班室設(shè)置在主樓的三樓監(jiān)控室。因此，為實現(xiàn)對整個新宏博公司電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控及對各區(qū)用電的電能管理，在值班室設(shè)立了監(jiān)控中心，基于ACREL-3000的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)后臺，實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控與電能管理。現(xiàn)場共計一個進線回路，21個出線回路。其中進線回路配置安科瑞的ACR330ELH，實現(xiàn)對該回路的主要電參量的測量，其中包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率、功率因數(shù)、電能的峰平谷電能、電流的2-31次諧波以及斷路器分合狀態(tài)信號等。配電柜出線回路，配置ACR220E電力儀表，ACR220E多功能電表，為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級，廣泛應(yīng)用于高、低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、出線柜、動力柜等場合，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議，詳細配置清單如表一所示：
表1：
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序號 |
柜號 |
回路編號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
儀表地址 |
PT |
CT |
|
1 |
1AA01 |
1 |
進線 |
ACR330ELH |
41 |
1 |
50 |
|
2 |
1AA02 |
1 |
出線 |
ACR220E |
42 |
1 |
50 |
|
5 |
1AA03 |
1 |
一樓進線 |
ACR330ELH |
43 |
1 |
60 |
|
6 |
2 |
西一 |
ADL300 |
61 |
1 |
40 |
|
7 |
3 |
西二 |
ADL300 |
62 |
1 |
40 |
|
8 |
4 |
東一 |
ADL300 |
57 |
1 |
40 |
|
9 |
5 |
東二 |
ADL300 |
58 |
1 |
40 |
|
10 |
6 |
東三 |
ADL300 |
59 |
1 |
40 |
|
11 |
7 |
西三 |
ADL300 |
60 |
1 |
40 |
|
12 |
8 |
西四 |
ADL300 |
63 |
1 |
40 |
|
13 |
1AA04 |
1 |
倉庫進線 |
ACR220E |
44 |
1 |
80 |
|
14 |
2 |
備用1 |
ADL3000 |
12 |
1 |
50 |
|
15 |
3 |
西一下 |
ADL3000 |
13 |
1 |
50 |
|
16 |
4 |
西二下 |
ADL3000 |
14 |
1 |
40 |
|
17 |
5 |
西三下 |
ADL3000 |
4 |
1 |
40 |
|
18 |
6 |
東三下 |
ADL3000 |
5 |
1 |
40 |
|
19 |
7 |
車間 |
ADL3000 |
6 |
1 |
40 |
|
20 |
8 |
東二下 |
ADL3000 | ,
7 |
1 |
40 |
|
21 |
9 |
消防 |
ADL3000 |
8 |
1 |
40 |
|
22 |
10 |
草坪 |
ADL3000 |
9 |
1 |
40 |
|
23 |
11 |
污水 |
ADL3000 |
10 |
1 |
40 |
|
24 |
12 |
備用2 |
ADL3000 |
11 |
1 |
40 |
2 用戶需求
由于本企業(yè)用電量較大，為了響應(yīng)國務(wù)院制定的一系列促進節(jié)能減排的政策措施，更好的對配電系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，需配置一套電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng)，完成對整個企業(yè)主要回路用電狀況的實時監(jiān)測，并能通過歷史數(shù)據(jù)對企業(yè)內(nèi)部各部門用電情況進行分析，以提出有效的節(jié)能整改方案及措施。
3 設(shè)計方案
3.1 設(shè)計標準
GB2887-2000 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術(shù)條件》
DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術(shù)條件》
DL/T400-2010 《繼電器和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 814-2002 《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T634-2002 《遠動設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標準》
DL/T721-2000 《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》
DL/T770-2001 《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)條件》
GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB-14285-2006 《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
GBJ232-2002 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》
GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術(shù)條件》
GB50171-2006 《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范》
GB/50198-2011 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-3000電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)以監(jiān)控主機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及遠程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。
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，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。
監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。
打印機：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運行，提供足夠的時間進行數(shù)據(jù)存儲。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層設(shè)備為NPORT5232I串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。
通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與上位機的實時通訊。
3）現(xiàn)場設(shè)備層
現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測量儀表擔(dān)負著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的數(shù)據(jù)必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。
3.3 系統(tǒng)功能
數(shù)據(jù)采集與管理
配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要通過現(xiàn)ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表、PT、CT將現(xiàn)場各回路電力系統(tǒng)運行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態(tài)、保護信息以及故障等開關(guān)量狀態(tài)；現(xiàn)場設(shè)備將所采集和處理過的信號經(jīng)屏蔽雙絞線上傳只通訊管理機經(jīng)光纖或者五類線等媒介上傳至站控管理層。各間隔級單元相互獨立的存在于整個通訊網(wǎng)絡(luò)中，增強了整個系統(tǒng)的可靠性及可用性。
ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。
信息處理
對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進行定時存儲。并通過計算產(chǎn)生每日/周/月/年用電量；每日/周/月/年最大負荷及最大負荷出現(xiàn)時間，對存在故障隱患的設(shè)備及時提出整改；通過電能分時計量累計電費，對不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進；通過邏輯運算計算出設(shè)備正常、異常出現(xiàn)次數(shù)，存儲事故發(fā)生時間、原因。電能報表如圖2所示：
畫面顯示
19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態(tài)、各回路當前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設(shè)備動作及復(fù)位信息。實時畫面如圖3所示：
畫面顯示
負荷趨勢曲線提供了某一段時間內(nèi)該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設(shè)備的運行狀況，對存在故障隱患的設(shè)備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進。如圖4所示：
系統(tǒng)特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況，同時系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結(jié)束語
本文的配電自動化監(jiān)測報警系統(tǒng)功能平臺，實現(xiàn)的是基于B/S結(jié)構(gòu)模式下的一種監(jiān)測軟件，在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，方便實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設(shè)備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，逐步提高配電自動化監(jiān)測報警的水平。
參考文獻
[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
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