王曉明1　陸明1

1. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

    摘 要：介紹上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)及電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)建筑電力能耗的自動管理及Acrel-3000型電能系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。

    0　 概述

    上海世博村VIP生活館項目定位于五星級酒店，是 2010 年上海世博會配套世博村項目中規(guī)格最高的酒店。酒店占地面積約為25500平方米 ,總建筑面積66000 平米,建筑高度約95米 ,地上部分26層 ,地下為2 層,共有客房443間。

    上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)分為高、低壓兩大部分，高壓部分為兩條10KV進線，有4臺變壓器。世博洲際酒店屬于重要電力負荷用戶，作為世博村項目中規(guī)格最高的酒店，電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要性可想而知。低壓部分分為低壓配電室、冷凍機房、水泵房、應(yīng)急柴油發(fā)電機組，且在每一個樓層中都有低壓配電房，為每一層中的各設(shè)備回路供電。

    結(jié)合該配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)Acrel-3000，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

    1　 電能管理需求分析及系統(tǒng)構(gòu)成

    由于該項目是五星級酒店，現(xiàn)場需要監(jiān)測所有安裝智能儀表的回路，并且需對空調(diào)、照明、動力用電進行分類統(tǒng)計，并且該統(tǒng)計報表需每天自動生成，現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)包括回路合分閘狀態(tài)也需實時顯示。現(xiàn)場儀表眾多，采用了3個串口服務(wù)器加交換機的組網(wǎng)方式。

    本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

    即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

    現(xiàn)場測控層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、微機保護裝置等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場屏蔽雙絞線進行組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    通訊控制層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均在現(xiàn)場均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便。

    2　 電能管理系統(tǒng)主要功能

    2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.2 人機交互

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

    2.3 故障報警及事故追憶

    在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。

    2.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

    2.5 用戶權(quán)限管理

    針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。

    2.6 運行負荷曲線

    定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況。

    2.7 電能成本管理

    自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計，可以進行尖、峰、平、谷時段設(shè)定，實現(xiàn)具有電能分時計費功能，同時生成日、月、年報表。

    3 案例分析

    上海世博村VIP生活館低壓配電系統(tǒng)主要有4臺10kV/0.4kV配電變壓器，本系統(tǒng)主要負責(zé)對低壓進線及相應(yīng)配出回路的實時動態(tài)監(jiān)控以及樓層所安裝電力儀表的回路進行監(jiān)測。

    進線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量所有常規(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、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)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(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

    重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復(fù)費率電能的計量以及開關(guān)信號的檢測和繼電器遙控輸出。

    高壓側(cè)實時畫面見圖1，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。

圖1　高壓系統(tǒng)一次圖