電力監控系統在嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房的應用

摘要

     介紹嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房，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-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。 

0 概述 

     上海嘉定投資約16億元，建設*旅游商業(yè)地產(chǎn)項目——“臺北時(shí)尚風(fēng)情街”，該購物中心將分六大業(yè)態(tài)，全部招商中國臺灣品牌入駐。位于保利家園C12地塊的臺北時(shí)尚風(fēng)情街是由保利置業(yè)打造的一條特色商業(yè)街，地下兩層，地上七層，商業(yè)總建筑面積約10.5萬(wàn)平方米，內含精品商業(yè)、娛樂(lè )、餐飲、綜合辦公等多種業(yè)態(tài)。

     嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房項目總建筑面積為128489平方米，主體建筑為地上5層，地下2層；局部高層為地上10層，地下2層，多層部分23.200米；塔樓部分41.750米，地上部分用于商業(yè)，文化體育，地下部分用于商業(yè)、車(chē)庫及設備用房等；

     本次項目是為嘉定新城保利家園高低壓變配電所部分設計的的電力監控系統。

1 需求分析

     現場(chǎng)共有三座變配電室，分別為1#變配電室（10KV部分及0.4KV部分）、2#配電室（0.4KV部分）、35KV變電室（10KV部分及35KV部分）。電力監控系統需要實(shí)現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

     電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示該回路各電參量、回路名稱(chēng)、電流越限值等信息。

     對各回路的電流繪制趨勢曲線(xiàn)，便于分析該回路配電運行工況。

     對各回路的電能集抄功能，并可生成時(shí)間段內符合客戶(hù)管理需求的用電報表。

     10KV高壓分合閘操作。

     本技術(shù)條件適用于嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房的變配電室。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。

2  系統方案

     監控系統主要實(shí)現對嘉定新城保利家園C12地塊二期商業(yè)用房變配電進(jìn)行用電監控與電能管理。監控范圍為1#變配電所T1、T2、T3、T4、T7、T8變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò )柜、饋線(xiàn)柜儀表，10KV部分綜合保護裝置；2#配電所的T5、T6變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò )柜、饋線(xiàn)柜儀表；35KV變電所10KV綜合保護裝置、35KV綜合保護裝置進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控和電能管理。系統接入1#變電所198只多功能電力儀表，分7條總線(xiàn)，10臺綜合保護裝置，分2條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內采集設備；接入2#變電所164只多功能電力儀表，分6條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內采集設備；接入35KV變電所13臺綜合保護裝置，分5條總線(xiàn)，值班室位于35KV變電所隔壁，總線(xiàn)直接接入值班室內采集設備，1#變電所、2#變電所采集設備通過(guò)光纖將數據上傳至值班室主機，從而在監控主機上實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

系統網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

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。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

     通訊層主要是由NPORT5610-8（16）串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。NPORT5610-8（16）串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表、綜合保護裝置；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現數據交互，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、綜合保護裝置組成，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)(RVVSP2*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，然后將數據上傳至串口服務(wù)器NPORT5610-8（16），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：

     低壓進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路采用多功能儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度。

3  系統功能

功能特點(diǎn)

     本系統采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò )結構圖顯示；系統提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

     為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)*的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）。定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶(hù)的級別分為操作工、工程師、系統管理員這三個(gè)等級，每個(gè)等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進(jìn)入運行、退出運行、遙控操作、報表管理。系統管理員為高等級用戶(hù)，高一級的用戶(hù)可以添加、刪除下一級別的用戶(hù)。

     監控系統界面分為三塊，標題界面、配電系統界面和菜單切換界面。

     標題界面中顯示當前登錄用戶(hù)及系統當前時(shí)間。

     系統界面中顯示當前界面對應各種參數。

     菜單切換界面排布的按鈕為系統各個(gè)功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進(jìn)入相應的功能界面。

高壓系統監測

高壓系統監測界面

     通過(guò)界面可以觀(guān)測高壓狀態(tài)下三相電壓，電流以及功率等電參數。界面上有“合閘”和“分閘”按鈕。若處于“合閘”狀態(tài)，合閘按鈕禁止。此時(shí)如果需要分閘，點(diǎn)擊“分閘”按鈕，輸入口令，即可遠程分閘。若處于“分閘”狀態(tài)，分閘按鈕禁止。此時(shí)如果需要合閘，點(diǎn)擊“合閘”按鈕，輸入口令，即可遠程合閘。

低壓系統監測

低壓切換窗口

低壓系統圖

     此界面可以觀(guān)測進(jìn)線(xiàn)柜及各出線(xiàn)柜的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)。

詳細參數界面

     在“詳細參數”窗口內，可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：三相電流，三相電壓，進(jìn)線(xiàn)回路的功率、電能、功率因數、回路名稱(chēng)，和出線(xiàn)回路的電流、回路名稱(chēng)。

     當選擇以“管理員”身份登錄系統后，可在系統一次圖中點(diǎn)擊回路名稱(chēng)，直接對回路名稱(chēng)進(jìn)行修改，修改后系統會(huì )自動(dòng)保存。系統圖中，各回路的通斷將通過(guò)紅綠色切換來(lái)表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開(kāi)。

通訊狀態(tài)

     實(shí)時(shí)顯示接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構，可在線(xiàn)診斷系統網(wǎng)絡(luò )通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)能自動(dòng)在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統維護人員實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，對出現異常的設備及時(shí)維護，保證系統的穩定運行。

通訊狀態(tài)圖

     此界面是高壓電路圖的通訊狀態(tài)。點(diǎn)擊“至1#變電所”和至“2#變電所”箭頭，可進(jìn)入變電所低壓系統系統。同時(shí)可以看到分布式網(wǎng)絡(luò )結構。如果回路通訊正常，則顯示紅色，否則為綠色。

電參量報表

     實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數據庫。在監控畫(huà)面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、查詢(xún)的時(shí)間段或選擇查詢(xún)近更新的記錄數等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。該功能方便用戶(hù)進(jìn)行事故追溯查詢(xún)。

電參量報表功能

     設置需要查詢(xún)的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕即可查詢(xún)歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的電參量報表。主要數據包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率補償因數、電能。

     該報表包含所有的回路。幫助用戶(hù)了解每個(gè)時(shí)刻系統運行中是否出現電壓不穩定，電流越限，功率、功率因數是否符合要求。以此為依據，對系統進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。

     報表可以以電子表格的方式導出，同時(shí)具備打印功能。點(diǎn)擊打印報表，按需要即可打印報表。

電能報表

     以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時(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，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可追溯，維護計量體系的正確性。

電能報表功能

     用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現系統運行期間的任意時(shí)間段內的各回路用電，每個(gè)進(jìn)線(xiàn)回路及它所帶的出線(xiàn)回路制作在一張表內，可方便查詢(xún)。

     通過(guò)調節開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，即可顯示此時(shí)間段內的用電量。

     該報表可以以電子表格的方式導出，同時(shí)具備打印功能。

電流曲線(xiàn)

     對配電系統總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負荷的出線(xiàn)）設計了電流勢曲線(xiàn)。便于配電維護人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(cháng)趨勢，適時(shí)調整需量申報，減少因需量偏差過(guò)大造成的多余繳費。

電流曲線(xiàn)功能

     曲線(xiàn)圖表的X軸表示時(shí)間跨度，Y軸表示量程，選擇相應的回路刷新曲線(xiàn)，可顯示選定回路的一天和七天的歷史曲線(xiàn)顯示；

     電流曲線(xiàn)可以幫助用戶(hù)進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報警及事件

實(shí)時(shí)報警

     實(shí)時(shí)報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會(huì )在系統運行時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并一直隱藏在后臺。

     當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實(shí)時(shí)報警”窗口就會(huì )自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

     通過(guò)調節開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，即可查詢(xún)到過(guò)去任意時(shí)間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時(shí)間，報警類(lèi)型，報警內容等。

系統事件

系統事件查詢(xún)功能

     此界面中，選擇“實(shí)時(shí)事件”，可以查看當前狀態(tài)下系統的各部分運作情況，選擇“事件查詢(xún)”，可以查詢(xún)任意時(shí)刻的運作情況。

高壓光字牌

     具有高壓回路光字牌顯示功能。該功能可以實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)斷路器、接地刀、斷路器小車(chē)的位置及相關(guān)故障、告警信號等狀態(tài)，從而方便配電維護人員及時(shí)掌握配電系統的工作狀態(tài)。

高壓光字牌

4  結束語(yǔ)

     在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在田林路200號的應用，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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作者簡(jiǎn)介：

周菁，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統