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內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓電能管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

更新時間：2022-05-05

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內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓電能管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801

摘要：介紹內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓項目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué);高校用電監(jiān)控;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統(tǒng);

0概述

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓位于內(nèi)蒙古呼和浩特市回民區(qū)新華大街5號，為響應(yīng)節(jié)能減排政策，實現(xiàn)自身成本降低，故對低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測以方便管理。

現(xiàn)需對配電室內(nèi)低壓進(jìn)出線回路上已安裝的電能表進(jìn)行遠(yuǎn)傳組網(wǎng)，最終在值班室處對低壓多功能電力儀表統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)控。

配電室合計共有182個進(jìn)出線配電回路，各配電回路上均已安裝了我司的AMC系列多功能電力儀表；后臺主機(jī)計劃安放在值班室內(nèi)，值班室距離配電室大約100米。

1需求分析

為保證內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的一間低壓配電室中低壓進(jìn)出線回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。

數(shù)據(jù)采集

自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。

統(tǒng)計各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。

數(shù)據(jù)查詢與展示

能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層用能展示。

權(quán)限管理

對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

系統(tǒng)具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

故障報警

故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括電壓、電流超限，現(xiàn)場儀表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握配電室實時運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2 系統(tǒng)方案

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓低壓配電室現(xiàn)場實際情況，現(xiàn)場低壓配電室共計182只AMC72L-E4多功能儀表，總共分為11根總線直接接至監(jiān)控室操作臺內(nèi)的通訊管理機(jī)上，保障了配電所電能管理系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

1）站控管理層

站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓低壓配電室工程中主要指置于值班室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由值班室內(nèi)的ANet系列通訊管理機(jī)以及以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線連接接入站控管理層進(jìn)行組網(wǎng)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能儀表現(xiàn)場連接示意

現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對應(yīng)配電室數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的串口服務(wù)器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右。具體連接示意圖如下所示：

3 系統(tǒng)功能

變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到低壓柜的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所：

低壓一次系統(tǒng)圖

遙測報警功能，主要完成對低壓各回路的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控，對負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。

事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。

參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢低壓配電室內(nèi)各回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。

用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

趨勢曲線圖

用戶權(quán)限管理，對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權(quán)限配置界面。

用戶權(quán)限管理

4 結(jié)束語

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，高校建筑項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實驗綜合樓的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對負(fù)載越限具有彈出報警對話框、聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》，任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)

作者簡介：陸曉君，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電