徐霜1

1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

    摘要：介紹蘇州吳中長(zhǎng)橋街道集宿樓電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000/3000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。

    0 概述

    蘇州吳中長(zhǎng)橋街道集宿樓項(xiàng)目是蘇州吳中區(qū)的一項(xiàng)商業(yè)綜合工程，項(xiàng)目工程金額為255萬(wàn)元，建筑面積為26544平方米。項(xiàng)目地址位于吳中區(qū)長(zhǎng)橋鎮(zhèn)長(zhǎng)興街，對(duì)提升城市品位、完善城市功能、塑造城市形象、提高全民素質(zhì)、構(gòu)建和諧吳中等都有重大現(xiàn)實(shí)意義。

    本項(xiàng)目為蘇州吳中長(zhǎng)橋街道集宿樓變電所電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對(duì)集宿樓內(nèi)的低壓配出線(xiàn)進(jìn)行電力監(jiān)控和電能管理，以保證用電的安全、可靠和高效。

    Acrel-2000/3000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的最新發(fā)展，對(duì)變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對(duì)配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。

    1 客戶(hù)需求

    本工程主要是設(shè)計(jì)長(zhǎng)橋街道集宿樓電能管理系統(tǒng)，監(jiān)控范圍為集宿樓的低壓配電所，完成該配電所電能消耗統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)多功能表計(jì)、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、電能抄表、報(bào)表生成等，完成長(zhǎng)橋街道集宿樓的安全供電、電能計(jì)量、設(shè)備管理和運(yùn)行管理。系統(tǒng)由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層構(gòu)成。系統(tǒng)要求盡量減少集中采集數(shù)據(jù)的裝置以保證系統(tǒng)的通訊可靠性。由于該項(xiàng)目?jī)x表數(shù)量較少，可以采用直接通過(guò)隔離轉(zhuǎn)換器接監(jiān)控主機(jī)的方案，可以給客戶(hù)達(dá)到成本最低化的目的。自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢(shì)曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。

    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)吳中長(zhǎng)橋街道集宿樓的變電所的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理；監(jiān)控范圍為該變電所的T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線(xiàn)柜儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計(jì)有53只儀表（PZ72L-E4/KC），分4條總線(xiàn)，由于值班室直接置于該配電所，故直接采用屏蔽雙絞線(xiàn)組網(wǎng)連接至監(jiān)控主機(jī)的隔離轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

    本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

    間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開(kāi)關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對(duì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

    網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：RS485隔離轉(zhuǎn)換器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶(hù)。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線(xiàn)上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

    2 電力監(jiān)控系統(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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)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Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)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(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶(hù)，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶(hù)查詢(xún)。

    2.2 人機(jī)交互

    系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線(xiàn)圖，配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

    2.3 歷史事件

    歷史事件查看界面主要為用戶(hù)查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄、信號(hào)記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互，通過(guò)歷史事件查看平臺(tái)，您可以根據(jù)自己的要求和查詢(xún)條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。

    2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)建立與查詢(xún)

    主要完成遙測(cè)量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數(shù)據(jù)庫(kù)，定期生成報(bào)表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。

    2.5 用戶(hù)權(quán)限管理

    針對(duì)不同級(jí)別的用戶(hù)，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(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。可以通過(guò)用戶(hù)管理進(jìn)行用戶(hù)登錄、用戶(hù)注銷(xiāo)、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶(hù)對(duì)賬號(hào)和權(quán)限的修改。

    2.6 運(yùn)行負(fù)荷曲線(xiàn)

    負(fù)荷趨勢(shì)曲線(xiàn)功能主要負(fù)責(zé)定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點(diǎn)擊畫(huà)面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)或歷史趨勢(shì)線(xiàn)；對(duì)所選曲線(xiàn)可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨
勢(shì)分析和故障追憶，為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。

    2.7 遠(yuǎn)程報(bào)表查詢(xún)

    報(bào)表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶(hù)的需要設(shè)計(jì)報(bào)表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)篩選、組合和統(tǒng)計(jì)生成用戶(hù)需要的報(bào)表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶(hù)的需要對(duì)報(bào)表文件采用任意時(shí)間段內(nèi)查詢(xún)打印功能。同時(shí)本程序還向用戶(hù)提供了對(duì)生成的報(bào)表文件管理功能。

    報(bào)表具有自由設(shè)置查詢(xún)時(shí)間實(shí)現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。

    3 案例分析

    吳中長(zhǎng)橋街道集宿樓電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)監(jiān)控范圍為其中的一個(gè)配電所，本項(xiàng)目針對(duì)該配電所的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理；監(jiān)控范圍為集宿樓配電所的T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線(xiàn)柜儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。

    進(jìn)線(xiàn)饋線(xiàn)回路均采用PZ72L-E4/KC多功能儀表，，它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無(wú)功電度等多種電參量。

    監(jiān)控回路實(shí)時(shí)畫(huà)面見(jiàn)圖（2），為系統(tǒng)主監(jiān)控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘，功能有電量遙測(cè)主要監(jiān)測(cè)運(yùn)行設(shè)備的電參量，其中包括：線(xiàn)三相電壓，電流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實(shí)現(xiàn)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括：開(kāi)關(guān)的分、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報(bào)警；斷路器變位時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒用戶(hù)及時(shí)處理故障。

圖（2） 各回路系統(tǒng)一次圖

    各回路電表參數(shù)見(jiàn)圖（3），可顯示各回路基本信息如儀表型號(hào)、回路名稱(chēng)、柜子編號(hào)等等，以圖形實(shí)時(shí)顯示各回路電參量，曲線(xiàn)和棒圖對(duì)應(yīng)顯示電流曲線(xiàn)以及電壓棒圖。