嘉定行政服務(wù)中心新建工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

 劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 202001

摘要：介紹嘉定行政服務(wù)中心新建工程，10KV/0.4KV變配電所采用綜合保護裝置、多功能儀表、變壓器溫控儀、直流屏，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：嘉定行政服務(wù)中心新建工程；10KV/0.4KV變配電所；綜合保護裝置；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0  概述 
        本項目位于上海市嘉定區(qū)嘉戩公路118號，嘉定新建行政服務(wù)中心建設(shè)一座電氣室，電氣室的10kV系統(tǒng)采用單母線分段接線方式。10kV系統(tǒng)采用中性點經(jīng)電阻接地方式，大接地電流為300A，接地點設(shè)在本電氣室內(nèi)。
        電氣室的380V系統(tǒng)采用單母線分段接線方式。以機組為單元，共設(shè)兩套電動機控制中心，另外設(shè)一套雜用低壓負荷中心。
        本項目設(shè)置有4臺10/0.4KV變壓器，2臺柴油發(fā)電機，共計接入135塊多功能電力儀表、6塊綜保、4塊溫控儀和2個柴油發(fā)電機控制屏，采用RS485總線組網(wǎng)接入電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機安裝在變電站值班室。

1 技術(shù)標準
本技術(shù)規(guī)范書引用的和行業(yè)標注如下：
GB 50052 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GB 50054 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》
IEC 61587 《電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)系列》
DL/T 5103 《35-110 KV無人值班變電所設(shè)計規(guī)程》

GB 50059 《35-110 KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
NDG 889 《火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)定》
GB 50229 《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計防火條件》
GB 6162 《靜態(tài)繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗》
DL/T 587 《微機繼電保護裝置運行管理規(guī)程》
GB 14285 《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
GB/T 15145 《微機線路保護裝置通用技術(shù)條件》
GB 7261 《繼電器和繼電保護裝置基本試驗方法》
GB 14285 《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
DL/T 720 《電力系統(tǒng)繼電保護柜、屏通用技術(shù)條件》

2  系統(tǒng)方案
        監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對嘉定行政服務(wù)中心新建工程變配電進行用電安全進行監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為本項目設(shè)置有4臺10/0.4KV變壓器，2臺柴油發(fā)電機，共計接入135塊多功能電力儀表、6塊綜保、4塊溫控儀和2個柴油發(fā)電機控制屏。綜合保護裝置、變壓器溫控儀、多功能儀表、直流屏通過485總線接入本變電所內(nèi)主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

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(wǎng)絡(luò)通訊層
        通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡(luò)組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏；總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達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，主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏組成，通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

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(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

3 系統(tǒng)功能
功能特點
        本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)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(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為zui高等級用戶，高用戶可添加、刪除下別的用戶。

配電監(jiān)測界面
        安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)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(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。
主要功能：一次圖顯示各回路對應(yīng)回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

低壓一次系統(tǒng)圖

詳細電參量查詢
        在配電一次圖中，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及7天相電流趨勢曲線。

詳細電參量查詢圖

通訊狀態(tài)
        安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)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(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖，實時顯示設(shè)備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應(yīng)設(shè)備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設(shè)備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務(wù)器/通訊管理機旁標明設(shè)備分配IP地址，各設(shè)備旁標識了設(shè)備地址和設(shè)備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表
        安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。
主要功能：查詢各回路或者設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、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(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)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(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
主要功能：具有起始時間和結(jié)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(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量?？赏ㄟ^導(dǎo)出按鈕將報表以Excel形式導(dǎo)出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

電流越限設(shè)置
        對配電系統(tǒng)每個回路設(shè)計了電流越限設(shè)置。便于配電維護人員及時根據(jù)現(xiàn)場用電需求變更用電電流設(shè)置限值，當發(fā)生電流越限，及時控制回路用電，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。
報警及事件
實時報警
        實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)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(yīng)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(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)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(nèi)容等。

4 結(jié)束語
在當今配電設(shè)施的應(yīng)用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在嘉定行政服務(wù)中心新建工程的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報jing燈，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(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)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(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：
劉丹，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