摘要
介紹百事亞洲研發(fā)中心，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型電力監控系統實(shí)現配電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。
關(guān)鍵詞：百事亞洲研發(fā)中心 ;配電所 ;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監控系統;
0 概述
百事亞洲研發(fā)中心在漕河涇開(kāi)發(fā)區浦江高科技園。該研發(fā)中心是百事公司在北美之外大的*研發(fā)中心，也是百事公司在具整合性的食品和飲料研發(fā)中心之一，在百事公司研發(fā)網(wǎng)絡(luò )中發(fā)揮舉足輕重的作用。
百事亞洲研發(fā)中心占地約25畝，建筑面積近2萬(wàn)平方米，配備了技術(shù)的烹飪中心和試驗廚房，致力于開(kāi)發(fā)適合亞洲消費者口味及喜好的食品和飲料。中心還設有一個(gè)測試生產(chǎn)工廠(chǎng)，使研發(fā)者得以快速測試新產(chǎn)品，支持百事公司加速在中國和其它成長(cháng)中亞洲市場(chǎng)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng )新。
本次項目承接其的變配電所部分監控系統。
1 需求分析
為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對生產(chǎn)現場(chǎng)的低壓配電柜、供電變壓器等電氣設備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。
本技術(shù)條件適用于百事亞洲研發(fā)中心的變配電所。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。
數據采集
自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。
支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。
支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。
數據實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。
數據分析與處理
數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：
各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。
統計各分站及整體的用電量。
數據查詢(xún)與展示
要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。
數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。
權限管理
要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能*到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。
系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。
參數設置
可通過(guò)采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。
故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。
2 系統方案
安科瑞Acrel-2000系統根據百事亞洲研發(fā)中心現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至配電所的數據采集器然后直接接至開(kāi)閉所的監控主機，保障了配電所電力監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。
現場(chǎng)變配電所共計9只ACR330EL/H，61只ACR220EL，4只M5綜合保護裝置，分為5條RS485總線(xiàn)接至變配電所的數據采集器，數據采集器直接通過(guò)超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)接至值班室的監控主機。
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。在百事亞洲研發(fā)中心工程中主要指置于配電所的監控主機。
2）網(wǎng)絡(luò )通訊層
通訊層主要是由Nport5610-8一臺、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。Nport5610-8數據采集器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現分站與主站之間的數據交互，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)(RVSP2*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，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至數據采集器Nport5610-8，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：
進(jìn)出線(xiàn)回路均采用ACR多功能液晶顯示儀表，其是針對電力系統、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度。
3 系統功能
配電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測配電所所有回路的運行狀態(tài)。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：
配電所一次系統圖
回路詳細電參量
事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：
報警功能實(shí)時(shí)查詢(xún)
諧波監測功能，主要對整個(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。例如配電系統維護人員可以通過(guò)諧波分析界面掌握配電系統的諧波含量，及時(shí)采取相應的措施提高配電系統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。能夠以列表方式和柱狀圖方式顯示三相電壓、三相電流的2-31次諧波含量百分比及總諧波含量的百分比。
諧波監測
參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)百事亞洲研發(fā)中心配電所變壓器進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示
電參數抄表
用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：
電能報表
系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。綠色表示通訊正常，紅色表示通訊故障。下圖為配電所通訊狀態(tài)示意圖。
通訊結構示意圖
負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。如下圖所示：
趨勢曲線(xiàn)圖
4 結束語(yǔ)
在當今配電設施的應用中，公建辦公大樓項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電能管理系統在百事亞洲研發(fā)中心的應用，可以實(shí)現對配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，可以與通訊管理機、計算機等組成電能管理系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配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，為大型公建解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據。
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電能管理系統產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10
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
：；：，，。
