周菁
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰
摘要
介紹上海市環(huán)境監測中心，采用綜合保護裝置、智能電力儀表、直流屏、變壓器溫控儀，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：上海市環(huán)境監測中心； 10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000型；電力監控系統。
0 概述
上海市環(huán)境監測中心始建于1983年，是從事環(huán)境監測的公益性科學(xué)技術(shù)單位，隸屬于上海市*，業(yè)務(wù)上受中國環(huán)境監測總站的指導，屬全國環(huán)境監測一級站。
上海市環(huán)境監測中心主要承擔上海市行政管轄范圍的環(huán)境質(zhì)量監測和污染源監測工作，包括水、大氣環(huán)境質(zhì)量、土壤、固體廢棄物、環(huán)境噪聲以及一些敏感地區的環(huán)境監測工作，如飲用水源取水口等。為本市的環(huán)境管理和決策提供技術(shù)監督、和技術(shù)服務(wù)，是全市環(huán)境監測系統的網(wǎng)絡(luò )中心、技術(shù)中心、信息中心和培訓中心。
三江路地塊上海市環(huán)境監測中心置換遷建業(yè)務(wù)用房工程位于徐匯區漕河涇街道301街坊(龍漕路三江路口),本工程基地面積約為8000平方米,擬建總面積為23760平方米,本建筑分為綜合業(yè)務(wù)樓、實(shí)驗樓、大氣監測樓、輔助業(yè)務(wù)樓。
本項目承接其變配電所電力監控系統，本變配電所由兩路10KV供電，經(jīng)一臺負荷1250KVA變壓器及一臺負荷1600KVA的變壓器變壓后,對上海市環(huán)境監測中心的綜合業(yè)務(wù)樓、實(shí)驗樓供電。
1 需求分析
現場(chǎng)共有一座變電室。系統需要實(shí)現數據集中管理、分析處理。要求如下：
關(guān)于變配電監控系統：
設置變配電監控系統用于對智能設備的實(shí)時(shí)監控。監控系統包含監控主機、八通道通訊管理機、電源隔離模塊、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )交換機、通訊機柜、數據處理工作站、配電管理系統軟件、UPS、打印機等設備。監控系統通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)與站內設備聯(lián)接，以保證通訊質(zhì)量。監控主機硬件采用品牌工業(yè)計算機，CPU主頻應不低于2.0Hz，內存容量應不低于2GB,硬盤(pán)容量應不低于500GB。監控主機應采用LED顯示器，尺寸不小于19寸。打印機:A4幅面黑白激光打印機。
系統性能要求如下：
系統應采用全中文界面顯示。從數據采集裝置輸入值越死區到運行工作站CRT顯示≤5s。從數據采集裝置輸入狀態(tài)量變位到運行工作站CRT顯示≤3s。全系統實(shí)時(shí)數據掃描周期≤3s。畫(huà)面整幅調用響應時(shí)間實(shí)時(shí)畫(huà)面≤2s,其他畫(huà)面≤3s。畫(huà)面實(shí)時(shí)數據刷新周期≤4s。I/O測控單元加入突變量至數據處理和通信裝置MODEM或網(wǎng)關(guān)機出口時(shí)間：遙測為≤3s,遙信為≤2s。具有與第三方通訊功能 。
儀表要求：
功能：測量三相交流電流、相/線(xiàn)電壓、有功/無(wú)功功率、有功/無(wú)功電度、功率因數、頻率等；外部提供電源DC220V±25%；精度等級：電壓、電流0.2級，有功功率0.5級，有功電度1級；通訊端口：RS485通訊；通訊協(xié)議：Modbus協(xié)議；
通訊頻率：4800/9600bps。變配電監控系統品牌的選用與電力儀表、網(wǎng)絡(luò )通訊管理機應為同一個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)，選用上海安科瑞產(chǎn)品。
本技術(shù)條件適用于上海市環(huán)境監測中心的變配電室。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)現對上海市環(huán)境監測中心變配電進(jìn)行用電監控與電能管理。監控范圍為變配電所10KV綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀、低壓多功能儀表。系統接入變配電所10KV綜合保護裝置2臺、直流屏1臺、變壓器溫控儀2臺、低壓多功能儀表69臺,共分6條總線(xiàn)(綜合保護裝置采用超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)通訊)，總線(xiàn)直接接入本變電所內數據采集器,超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)直接接入本變電所內網(wǎng)絡(luò )交換機，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
站控管理層針對電能管理系統的管理人員，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ANet通訊管理機、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。ANet通訊管理機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)連接智能儀表數量小于32只(鑒于以往經(jīng)驗,一根總線(xiàn)儀表數量越少,反應時(shí)間越快,建議一條總線(xiàn)20塊儀表左右)，然后將數據上傳至Anet通訊管理機(注:綜保采用超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)進(jìn)行通訊)，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：
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。
登錄管理
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。
配電監測界面管理
登陸主界面
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。
高壓系統展示
低壓配電展示
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，功率因數等。
通過(guò)其他設備參數查看，界面可顯示溫控儀及直流屏實(shí)時(shí)采集的數據。
溫控儀及直流屏界面
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
綠色表示通訊正常，紅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。能夠直觀(guān)的查看個(gè)回路的當前用電情況。
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。
日、月、年報表工具
報表格式
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，可方便查詢(xún)。
該報表可以以電子表格的方式導出，同時(shí)具備打印功能。
負荷曲線(xiàn)
對配電系統總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負荷的出線(xiàn)）設計了負荷曲線(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。
負荷曲線(xiàn)功能
曲線(xiàn)圖表的X軸表示時(shí)間跨度，Y軸表示量程，可顯示進(jìn)線(xiàn)回路的一天曲線(xiàn)；
負荷曲線(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
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。
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電力監控系統在上海市環(huán)境監測中心的應用，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，可以與通訊管理機、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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