勝利監理東營西郊辦公生活基地10KV配電工程電力監控系統研究及應用

更新時間：2020-07-28

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霍麗麗

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：介紹勝利監理東營西郊現代服務區辦公生活基地10KV配電工程，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現場的各種電參量和狀態信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000電力監控系統實現變電所變配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：勝利監理東營西郊現代服務區辦公生活基地10KV配電工程；變配電所；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監控系統。

0概述
1勝利監理東營西郊現代服務區辦公生活基地項目占地42.9畝，總建筑面積2.6萬平方米,主要是滿足辦公、會議、實驗、文化體育、餐飲、職工住宿等功能。

2需求分析
辦公生活基地的配電室監控需要實現數據集中管理、分析處理，具體軟件功能要求如下：
電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。在畫面上顯示各回路的電參量、回路名稱等信息。
對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。
對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。
對各回路儀表進行實時通訊狀態顯示。
多用戶權限管理，便于分級操作。
安科瑞產品具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不*于此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

3 技術標準
本技術規范書引用的國家和行業標注如下：
ISO/IEC11801 《綜合布線標準》
GB/50198 《監控系統工程技術規范》
GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術規范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術規范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議》
3 系統方案
監控系統主要實現對勝利監理東營西郊現代服務區辦公生活基地10KV配電工程變配電進行用電監控與管理。監控范圍為變配電所的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏、多功能儀表。系統接入5臺AM5型微機保護裝置和55只ACR型多功能電力儀表，485總線直接接入本變電所內數據采集器，通過網線上傳數據至變電所值班室主機，從而在監控主機上實現總線上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

系統網絡拓撲圖

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）網絡通訊層
通訊層主要是由串口服務器及總線網絡組成。串口服務器主要功能是監測現場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏；總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，*提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。
3）現場設備層
10KV回路安裝的AM5 系列產品具有統一的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求，滿足個性化定制需求，廣泛應用于建筑、工業、能源等領域。可提供 12 路交流輸入（標準硬件包括：三相保護電流、兩個零序電流、三相測量電流及 4 個電壓通道），16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點輸出，可滿足絕大多數場合下中低壓系統間隔層的保護測控要求。
低壓回路采用的ACR系列多功能電力儀表是針對電力系統、工礦企業、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。并且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理系統及智能建筑等領域。
配電一次圖見圖（1），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
現場設備層是數據采集終端，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入串口服務器，經串口服務器到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程監控。
現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數量在25只左右，然后將數據上傳至串口服務器，進而將數據上傳至當地監控終端。

4 系統功能
功能特點
本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；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行，而且具有遠程顯示功能。
登錄界面
安科瑞Acrel-2000電力監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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。主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統配置、用戶管理等。系統管理員為用戶，高一級用戶可添加、刪除下一級別的用戶。

配電監測界面
安科瑞Acrel-2000電力監控系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態查看各配電回路斷路器合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。
主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、三相電流、三相線電壓、總有功功率、總功率因數，斷路器合分位狀態。

配電監測功能

通訊狀態
安科瑞Acrel-2000電力監控系統支持實時查看接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。
主要功能：具備完整的系統通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態，紅色狀態表示對應設備通訊正常，綠色狀態表示設備通訊異常。系統主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態圖

電參量報表
安科瑞Acrel-2000電力監控系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、時間或選擇查詢近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。
主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。

電參量報表功能

電能報表
安科瑞Acrel-2000電力監控系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線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，并在用電偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統項目范圍內所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

報警及事件
實時報警
實時報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會在系統運行時自動打開，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*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，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
通過調節開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時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間，報警類型，報警內容等。

5 結束語
在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在勝利監理東營西郊現代服務區辦公生活基地10KV配電工程的應用，可以實現對變電所供配電回路用電的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限可彈出報警對話框，并生成各種電能報表、分析曲線、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，為解決用電問題提供了真實可靠的依據。

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. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

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