安科瑞 繆凱倫 陳聰

【摘要】：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟、智能電力儀表的應(yīng)用，電力系統(tǒng)監(jiān)控已進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的時(shí)代。本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表的Acrel-3000電力監(jiān)測、電能管理軟件在杭州萬通中心配電監(jiān)控中的應(yīng)用。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。

【關(guān)鍵詞】：商業(yè)建筑；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電力監(jiān)控；

1、項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

杭州萬通中心（杭政儲(chǔ)出[2007]74號(hào)地塊）所在區(qū)域?yàn)檫\(yùn)河商務(wù)區(qū)，規(guī)劃為杭州城北城市副中心，整個(gè)項(xiàng)目由商業(yè)和寫字樓兩部分組成，商業(yè)總建筑面積約6.55萬平方米（含地上和B1層）；寫字樓地上建筑面積不少于3.65萬平方米， 整個(gè)項(xiàng)目的配電系統(tǒng)包含四路10kV總進(jìn)線，其中兩路位于5#配電室10kV開關(guān)站，另外兩路位于2#配電室10kV開關(guān)站。1#、3#、5#配電室0.4kV進(jìn)線引自5#配電室10kV開關(guān)站，2#、4#配電室0.4kV進(jìn)線引自2#配電室10kV開關(guān)站。

萬通中心配電系統(tǒng)通過多功能的電力監(jiān)控裝置、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)建筑供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、事故預(yù)警、事故記錄和分析、電能質(zhì)量檢測、三相不平衡監(jiān)視、繼電保護(hù)等，完成建筑的安全供電、用電管理、設(shè)備管理和運(yùn)行管理。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由主控層、通訊管理層和現(xiàn)場控制層構(gòu)成，系統(tǒng)要求盡量減少集中采集數(shù)據(jù)的裝置以保證系統(tǒng)的通訊可靠性。

具體監(jiān)控要求主要有以下幾個(gè)方面：

1）數(shù)據(jù)采集及處理：通過間隔層單元實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場各種模擬量、開關(guān)量等；

2）統(tǒng)計(jì)計(jì)算：對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，產(chǎn)生用戶所必需的電壓合格率、有功、無功、電流、總負(fù)荷、功率因數(shù)、電量日/月/年大值、小值及時(shí)間、日期、負(fù)荷率、數(shù)字輸入狀態(tài)量邏輯運(yùn)算值等；

3）畫面顯示：全部設(shè)備的位置狀態(tài)、變位信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)歸信息、直流系統(tǒng)及所用變系統(tǒng)的信息、各測量值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、各種告警信息、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)信息；

4）記錄功能：具有對(duì)各種歷史數(shù)據(jù)的記憶功能，以供隨時(shí)查詢、回顧、打印。

5）報(bào)警處理：用戶可以按照自己的意愿分類、篩選報(bào)警，并將報(bào)警歸納于不同的報(bào)警窗口中，根據(jù)不同的報(bào)警級(jí)別，采用推出畫面、光顯示、條紋閃爍及不同聲音級(jí)別的音響進(jìn)行報(bào)警；

6）維護(hù)功能：系統(tǒng)應(yīng)具有完善的維護(hù)功能，允許系統(tǒng)管理工程師在線對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行診斷、管理、維護(hù)和擴(kuò)充；

7）應(yīng)具有完善的用戶管理功能，避免越權(quán)操作；

8）歷史曲線顯示：可顯示存于歷史數(shù)據(jù)庫中的任意模擬量、電度量以及母線電壓任意時(shí)間的歷史波形圖；

9）報(bào)表打印功能：可召喚打印、定時(shí)打印各種歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)行參數(shù)，電度計(jì)量報(bào)表、電壓合格率統(tǒng)計(jì)，事故報(bào)告統(tǒng)計(jì)，平、峰、谷電度量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，主接線圖，負(fù)荷曲線；定時(shí)打印班報(bào)表、日報(bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表；

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮建筑自身特性，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。

本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)萬通中心高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于用電管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使建筑內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縱向分為三層：監(jiān)控層、通訊網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便。

監(jiān)控層包括工程師站和遠(yuǎn)動(dòng)通信站，包含監(jiān)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及Acrel-2000電力監(jiān)控軟件，設(shè)于變電所控制間內(nèi)，作為調(diào)度、運(yùn)行及專業(yè)人員的人機(jī)交互窗口，以圖形顯示、報(bào)表打印、音響報(bào)警等各種方式對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，可控裝置的控制調(diào)節(jié)等，完成系統(tǒng)的“四遙"功能。

通訊網(wǎng)絡(luò)層包括通訊服務(wù)器、光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集箱以及通訊光纖網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.2 主要設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)

GBT 14598.300-2008 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)要求》

DL/T 5430-2009   《無人值班變電站遠(yuǎn)方監(jiān)控中心設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

GB/T 50063-2008  《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》

DL 448-91     《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》

ISO/IEC11801     《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

數(shù)據(jù)的采集與處理

數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對(duì)線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，開關(guān)量的采集則主要是對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運(yùn)行故障等報(bào)警信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

數(shù)據(jù)記錄

電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對(duì)斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。

遠(yuǎn)程操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，使工作人員可以遠(yuǎn)程對(duì)電流、電壓等信息進(jìn)行觀測，對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，對(duì)保護(hù)裝置的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，更便于工作人員在遠(yuǎn)程對(duì)隔離開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計(jì)中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計(jì)人工操作系統(tǒng)，當(dāng)電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以人工進(jìn)行處理。

用電管理

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)萬通中心各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用電管理報(bào)表，系統(tǒng)通過對(duì)有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日報(bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識(shí)大大提高，有效的節(jié)約了企業(yè)管理辦公能源消耗。

3、供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運(yùn)營成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營成本，也成為供配電設(shè)計(jì)中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計(jì)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。

在商務(wù)樓、寫字樓等場所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓內(nèi)高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。