摘要
介紹寶鋼文化中心，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現場(chǎng)的各種電參量和狀態(tài)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)現變電所變配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。
關(guān)鍵詞：寶鋼文化中心；35KV變電所；10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000/3000型；電力監控系統。
0 概述
寶鋼集團有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)寶鋼）是中國具競爭力的鋼鐵企業(yè)，自2003年至2007年，寶鋼連續五年進(jìn)入世界500強。2007年，標準普爾評級公司宣布：寶鋼集團公司和寶鋼股份長(cháng)期信用等級確認為“A-”，展望從上年的“穩定”上調為“正面”，這是繼2006年12月寶鋼取得歷史高評級“A-”后的又一突破。2007年，寶鋼第三次進(jìn)入美國《財富》雜志評選的“受尊敬的公司”榜單。
上海寶鋼文化中心位于上海市寶山區牡丹江路1569號，建筑面積88000平方米，是集文化體育、商業(yè)于一體建筑。
本方案是為寶鋼文化中心35KV站和10KV站部分設計的電力監控系統。
1 需求分析
現場(chǎng)共有三座變電室，分別為35KV變電室（35KV部分及10KV部分）、1#10KV變電室（10KV部分和0.4KV部分）、2#10KV變電室（10KV部分和0.4KV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)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。
對各回路儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊狀態(tài)顯示。
多用戶(hù)權限管理，便于分級操作。
本技術(shù)條件適用于寶鋼文化中心的變配電室。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)現對寶鋼文化中心變配電進(jìn)行用電監控與電能管理。監控范圍為35KV變電室的綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏、交流屏、變壓器溫控儀；1#10KV變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進(jìn)線(xiàn)多功能儀表；2#10KV變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進(jìn)線(xiàn)多功能儀表。系統接入35KV變電室17塊綜合保護裝置，21塊多功能儀表，1塊直流屏，2塊變壓器溫控儀，共分10條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內工控機擴展端口；1#10KV變電室6塊綜合保護裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內數據采集箱，通過(guò)光纖上傳數據至35KV變電室值班室主機；2#10KV變電室6塊綜合保護裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內數據采集箱，通過(guò)光纖上傳數據至35KV變電室值班室主機，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NPORT5410串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。NPORT5410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、直流屏、變壓器溫控儀；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、直流屏、變壓器溫控儀組成，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)現遠程監控。
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NPORT5410，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、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。
配電監測界面
配電監測功能
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，電能。在母線(xiàn)（既圖中橫線(xiàn)）上方數字（如：1H5）代表開(kāi)關(guān)柜。
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)。
通過(guò)“直流溫控”按鈕，界面可顯示直流屏，溫控儀實(shí)時(shí)采集的數據。
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)。
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
通訊狀態(tài)能夠看到整個(gè)系統的分布式網(wǎng)絡(luò )結構，該系統具有網(wǎng)絡(luò )診斷功能。能實(shí)時(shí)監控系統網(wǎng)絡(luò )通訊狀態(tài)，出現網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)，系統自動(dòng)顯示故障線(xiàn)路及具體單元。紅色表示通訊正常，綠色表示儀表通訊出線(xiàn)故障。及時(shí)通知維系人員進(jìn)行查詢(xún)故障原因。
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)。
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。
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電力監控系統在寶鋼文化中心的應用，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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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
