杭政儲出[2007]74號地塊萬(wàn)通中心電力監控系統的應用

安科瑞 周菁

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰 

摘要

    隨著(zhù)電力工業(yè)的快速發(fā)展、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的成熟、智能電力儀表的應用，電力系統監控已進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò )化、數字化的時(shí)代。本文介紹基于網(wǎng)絡(luò )電力儀表的Acrel-3000電力監測、電能管理軟件在杭州萬(wàn)通中心配電監控中的應用。系統實(shí)現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、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；電力監控；

1、項目概述及建設目標

    杭州萬(wàn)通中心（杭政儲出[2007]74號地塊）所在區域為運河商務(wù)區，規劃為杭州城北城市副中心，整個(gè)項目由商業(yè)和寫(xiě)字樓兩部分組成，商業(yè)總建筑面積約6.55萬(wàn)平方米（含地上和B1層）；寫(xiě)字樓地上建筑面積不少于3.65萬(wàn)平方米， 整個(gè)項目的配電系統包含四路10kV總進(jìn)線(xiàn)，其中兩路位于5#配電室10kV開(kāi)關(guān)站，另外兩路位于2#配電室10kV開(kāi)關(guān)站。1#、3#、5#配電室0.4kV進(jìn)線(xiàn)引自5#配電室10kV開(kāi)關(guān)站，2#、4#配電室0.4kV進(jìn)線(xiàn)引自2#配電室10kV開(kāi)關(guān)站。

    萬(wàn)通中心配電系統通過(guò)多功能的電力監控裝置、通訊網(wǎng)絡(luò )和計算機軟件，實(shí)現建筑供配電系統在運行過(guò)程中的數據采集、運行監視、事故預警、事故記錄和分析、電能質(zhì)量檢測、三相不平衡監視、繼電保護等，完成建筑的安全供電、用電管理、設備管理和運行管理。整個(gè)監控系統由主控層、通訊管理層和現場(chǎng)控制層構成，系統要求盡量減少集中采集數據的裝置以保證系統的通訊可靠性。

    具體監控要求主要有以下幾個(gè)方面：

    1）數據采集及處理：通過(guò)間隔層單元實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)各種模擬量、開(kāi)關(guān)量等；

    2）統計計算：對實(shí)時(shí)數據進(jìn)行統計、分析、計算，產(chǎn)生用戶(hù)所必需的電壓合格率、有功、無(wú)功、電流、總負荷、功率因數、電量日/月/年大值、小值及時(shí)間、日期、負荷率、數字輸入狀態(tài)量邏輯運算值等；

    3）畫(huà)面顯示：全部設備的位置狀態(tài)、變位信息、保護設備動(dòng)作及復歸信息、直流系統及所用變系統的信息、各測量值的實(shí)時(shí)數據、各種告警信息、計算機監控系統的狀態(tài)信息；

    4）記錄功能：具有對各種歷史數據的記憶功能，以供隨時(shí)查詢(xún)、回顧、打印。

    5）報警處理：用戶(hù)可以按照自己的意愿分類(lèi)、篩選報警，并將報警歸納于不同的報警窗口中，根據不同的報警級別，采用推出畫(huà)面、光顯示、條紋閃爍及不同聲音級別的音響進(jìn)行報警；

    6）維護功能：系統應具有完善的維護功能，允許系統管理工程師在線(xiàn)對該系統進(jìn)行診斷、管理、維護和擴充；

    7）應具有完善的用戶(hù)管理功能，避免越權操作；

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

    9）報表打印功能：可召喚打印、定時(shí)打印各種歷史數據，運行參數，電度計量報表、電壓合格率統計，事故報告統計，平、峰、谷電度量統計報表，主接線(xiàn)圖，負荷曲線(xiàn)；定時(shí)打印班報表、日報表、月報表和年報表；

2   電力監控系統的設計

    在監控系統的設計中，要充分考慮建筑自身特性，以及電力系統的實(shí)際結構、電力系統的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時(shí)也有利于系統功能的實(shí)現。

    本項目的電力監控系統，可以實(shí)現對萬(wàn)通中心高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于用電管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準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，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當設備電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析樓內各部分的用電狀況，使建筑內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

2.1 系統結構

    系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為三層：監控層、通訊網(wǎng)絡(luò )層和現場(chǎng)控制層。系統使用高可靠性工業(yè)控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，整個(gè)系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。

    監控層包括工程師站和遠動(dòng)通信站，包含監控計算機、網(wǎng)絡(luò )交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電力監控軟件，設于變電所控制間內，作為調度、運行及人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印、音響報警等各種方式對系統運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，可控裝置的控制調節等，完成系統的“四遙"功能。

    通訊網(wǎng)絡(luò )層包括通訊服務(wù)器、光電轉換器、數據采集箱以及通訊光纖網(wǎng)絡(luò )等設備，網(wǎng)絡(luò )結構如下圖所示： 

2.2 主要設計參考標準

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

    DL/T 5430-2009   《無(wú)人值班變電站遠方監控中心設計技術(shù)規程》

    GB/T 50063-2008  《電力裝置的電測量?jì)x表裝置設計規范》

    《*公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》

    DL 448-91     《電能計量裝置管理規程》

    ISO/IEC11801     《綜合布線(xiàn)標準》

2.3 監控系統軟件功能設計

    系統依據客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設計，并實(shí)現了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢(xún)與打??；系統負荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權限管理等主要功能。

    數據的采集與處理

    數據采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線(xiàn)路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進(jìn)行采集，開(kāi)關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘等設備的工作狀態(tài)，以及斷電保護、運行故障等報警信息進(jìn)行采集，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

    數據記錄

    電力監控系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統中有足夠的內存空間，進(jìn)而長(cháng)時(shí)間的、大量的對數據信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數據進(jìn)行記錄存儲。由此可見(jiàn)，數據記錄功能可以通過(guò)對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

    遠程操作

    電力監控系統的遠程操作包括遠程監視、遠程通信、遠程調控等環(huán)節，實(shí)現了電力系統的遠程控制，使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進(jìn)行觀(guān)測，對系統故障進(jìn)行分析，對保護裝置的狀態(tài)進(jìn)行評估，更便于工作人員在遠程對隔離開(kāi)關(guān)等設備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過(guò)，在供配電設計中不僅要有電力監控系統，還要設計人工操作系統，當電力監控系統出現故障時(shí)，可以人工進(jìn)行處理。

    用電管理

    為了實(shí)現對萬(wàn)通中心各回路用電量的監管，系統設計了用電管理報表，系統通過(guò)對有功電度的采集，按照回路名稱(chēng)的不同，自動(dòng)生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時(shí)間段內的用電量進(jìn)行查詢(xún)，可以幫助物業(yè)建立的用能管理考核制度。通過(guò)系統的建設和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節能意識大大提高，的節約了企業(yè)管理辦公能源消耗。

3、供配電設計中應用電力監控系統的意義

    綜上所述，電力監控系統幫助用電單位提率、減少損失、降低運營(yíng)成本，電力監控系統能夠確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營(yíng)成本，也成為供配電設計中*的重要組成部分。電力監控系統的通信、故障報警、數據存儲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(guò)人機操作界面, 直接了解到電力系統的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監控設備對數據的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸來(lái)實(shí)現，因此，不同的電力監控系統可以設計不同的組網(wǎng)方式,確保數據信息能夠迅速、的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設計中運用電力監控系統，應該根據實(shí)際情況選擇監控設備。一般的電力監控系統通常都采用具有遠程通信、遠程觀(guān)測以及遠程控制等功能的設備，而一些電力監控系統則需要選擇功能更加齊全的智能設備。 

    在商務(wù)樓、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所設置電力監控系統，可以實(shí)現對樓內高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準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，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地