摘要：電力監控系統在智能建筑中被廣泛使用，其以及時(shí)、穩定、安全、便捷的優(yōu)點(diǎn)提高了電能使用效率，節約了成本。借助電力監控系統能準確判斷故障發(fā)生原因和位置，為智能建筑的安全性和智能化發(fā)展提供了有力的支持

關(guān)鍵詞：電力監控系統；智能建筑；監控系統；電氣節能

 

     智能建筑是運用計算機自動(dòng)管控功能實(shí)現建筑物的信息、通信等自動(dòng)化的建筑形式。電力監控系統在智能建筑中占有重要位置，為智能建筑提供安全可靠的配電系統，在電能使用、電能節約上起到非常大的作用。

 

     電力智能監控系統包括集中監控系統等模式。集中監控系統呈通信層、間隔層、站控層分層分布式結構，包括智能配電儀表、微機綜合保護、智能電子設備等裝置。所有設備利用通信協(xié)議通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)對通信管理機進(jìn)行管理，后臺與以太網(wǎng)連接運行，在HMI上看是控制畫(huà)面、實(shí)時(shí)運行狀態(tài)、控制和修改系統配置。

     通信層主要是采集和測量配電系統的運行參數，然后將數據傳輸給監控系統。使用到的設備包括多功能繼電保護裝置、智能型網(wǎng)絡(luò )多參數測控儀表等。通過(guò)配置這些裝置和設備，可以不依賴(lài)主控計算機而獨立運行。

     間隔層的主要功能是要完成與主控計算機之間的通信聯(lián)接、數據交換和通信協(xié)議轉換等，實(shí)現系統的兼容性和擴充性。通過(guò)以太網(wǎng)交換機、數據服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與系統進(jìn)行連接和數據共享。

     站控層位于中控室或者值班室，配備高性能的計算機、不間斷電源、報警裝置等。主控計算機內安裝有電力監控軟件，實(shí)現人機界面和管理功能。

 

     智能建筑中電力監控系統的特點(diǎn)有：①通過(guò)電力智能監控系統，技術(shù)人員可以實(shí)時(shí)掌控電流等狀態(tài)，及時(shí)、準確地掌握現場(chǎng)信息、模板等設備運行情況。對故障進(jìn)行準確的排查和處理，并根據故障和設備的使用情況合理安排維護工作。②電力智能監控系統可以降低能源成本，檢測用電異常時(shí)的基準、用電量、負載，在各區域之間制訂簡(jiǎn)單的用電負荷，檢查出因電能質(zhì)量問(wèn)題造成的損耗。③電力智能監控系統能夠評估出電網(wǎng)、變壓器、配電盤(pán)、配電柜等的設置是否合理，并根據評估結果反映出電力資源的質(zhì)量和運行情況，方便業(yè)主根據電力資源的使用和運行制訂相應的決策。④電力智能監控系統可以通過(guò)保養手段延長(cháng)電氣設備的使用壽命。⑤對于電能質(zhì)量，智能電力監控系統可以檢測出劣質(zhì)電能的運行，對劣質(zhì)電能予以報警，并提醒工作人員處理，實(shí)時(shí)監控智能建筑中電力運行的情況。

 

     電力智能監控系統取代了人工電力監控系統，通過(guò)計算機通訊網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了電力測量、管控、故障分析、信號管理、電力運行等的智能自動(dòng)化，提高了配電系統的透明化程度。使其安全、可靠性能*，管理水平日益現代化。因為電力監控系統的開(kāi)放性使得智能建筑中的通信變得迅速而便捷，實(shí)現了信息通訊的自動(dòng)化互聯(lián)互通，例如智能建筑中的辦公自動(dòng)化、通信網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)化、自動(dòng)報警系統等。智能建筑電力監控系統網(wǎng)絡(luò )如圖1所示。

圖1智能建筑電力監控系統網(wǎng)絡(luò )示意圖

     案例一：某公司的重要設備發(fā)生了嚴重的故障，但這種故障時(shí)常出現，并不易被人察覺(jué)。因此安裝了智能化電力檢測系統，在偶爾出現故障時(shí)及時(shí)捕捉并記錄了暫態(tài)故障波形。這個(gè)信息為公司節省了巨額的設備修理費用。

     案例二：在某大型園區中，廠(chǎng)房和辦公樓為主要建筑物，均采用了智能化設計，包括動(dòng)力電源、中央空調、安防設備等。每個(gè)變電站均配備了變壓器，采用兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)的結構。每個(gè)變電站系統都使用了電力監控系統，主通訊網(wǎng)采用100mTCP/IP光纖以太網(wǎng)，監控層采用了Modbus總線(xiàn)通信。這代化管理系統對于整個(gè)園區建筑物配電系統的全面管理具有很重要的作用，不僅降低了園區管理運營(yíng)的成本，也提高了智能建筑的效率和安全性。

 

     建筑物內部為了提高供電管理效率，必須要進(jìn)行智能電力監控系統的結構鋪設。這是因為智能電力架空系統的電力系統設計是以節能為目標，并擁有巨大的節能應用空間。而且智能軟件的設計具有靈活性和先進(jìn)性的特點(diǎn)，因此在系統運行的同時(shí)也降低了成本。

     智能電力監控系統具有分層監控的特點(diǎn)，對各個(gè)點(diǎn)都能做到有效監控。系統建設中，通過(guò)智能監控系統的自動(dòng)化運行，將有關(guān)數據和輸出進(jìn)行了記錄，并結合建筑物的特點(diǎn)和電力系統供應情況進(jìn)行智能化監管，保證了監控系統的通信連接在低耗能的狀態(tài)下運行，實(shí)現了節能的目標。

     在系統運行過(guò)程中，智能監控系統的優(yōu)勢在于可以對事故發(fā)生的地點(diǎn)和故障進(jìn)行分析。對有關(guān)數據按照順序進(jìn)行記錄。因此，電力系統中的故障，無(wú)論是經(jīng)常發(fā)生還是偶然出現，均逃不出智能電力監控系統的監控范圍。而且即便是潛在問(wèn)題，也能夠通過(guò)智能監控的數據分析及時(shí)發(fā)現，提前進(jìn)行風(fēng)險預估并提出維護和保養方案，實(shí)現了集中管理控制，延長(cháng)了機器壽命，達到了節能的效果。

     智能建筑的結構設計要符合降低成本、綠色建筑的要求，達到高效率、低能耗、低污染、節約能源、保護環(huán)境的可持續發(fā)展目標。對于我國建筑行業(yè)，設備運行消耗是主要的資金支出項目。通過(guò)智能電力系統的運行，將傳統的能耗降低到*低，提高效率，削減支出，是電力監控系統的主要功能之一。通過(guò)提高管理效率，供應可靠、安全的電力，減少電能花費，降低成本設備投資等，實(shí)現節能目標。例如國際上powerLogic電力監控系統的電氣節能體現在：通過(guò)對電力參數進(jìn)行數據分析，建立系統和設備的電能消耗模式，實(shí)時(shí)檢測電能消耗異常；采取有效措施進(jìn)行設備改造，避免電能損耗；優(yōu)化配電系統，例如集中控制公共照明，減少電能花費，對配電系統進(jìn)行電能監控、分配和計量，避免電能浪費。

 

5.1概述

     針對用戶(hù)變電站（一般為35kV及以下電壓等級），通過(guò)微機保護裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線(xiàn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、配電室環(huán)境監控設備、弧光保護裝置等設備組成綜合自動(dòng)化的綜合監控系統，實(shí)現了變電、配電、用電的安全運行和全面管理。監控范圍包括用戶(hù)變電站、開(kāi)閉所、變電所及配電室等。

     Acrel-2000Z電力監控系統是安科瑞電氣股份有限公司根據電力系統自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對35kV及以下電壓等級研發(fā)出的一套分層分布式變電站監控管理系統。該系統是應用電力自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護、監測、控制、通信等功能于一體的開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的系統，適用于35kV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農網(wǎng)變電站和用戶(hù)變電站，可實(shí)現對變電站的控制和管理，滿(mǎn)足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩定、經(jīng)濟運行提供了堅實(shí)的保障。

 

5.2應用場(chǎng)所

     適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶(hù)端供配電自動(dòng)化系統工程設計、施工和運行維護。

 

5.3系統架構

     Acrel-2000Z電力監控系統采用分層分布式設計，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層和現場(chǎng)設備層，組網(wǎng)方式可為標準網(wǎng)絡(luò )結構、光纖星型網(wǎng)絡(luò )結構、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構，根據用戶(hù)用電規模、用電設備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

5.4系統功能

     （1）實(shí)時(shí)監測：直觀(guān)顯示配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號。

 

     （2）電參量查詢(xún)：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量。

     （3）曲線(xiàn)查詢(xún)：可以直接查看各電參量曲線(xiàn)。

     （4）運行報表：查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數。

     （5）實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對配電回路遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

     （6）歷史事件查詢(xún)：對事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

     （7）電能統計報表：系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況。

     （8）用戶(hù)權限管理：設置了用戶(hù)權限管理功能，可以定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限。

     （9）網(wǎng)絡(luò )拓撲圖：支持實(shí)時(shí)監視并診斷各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構。

     （10）電能質(zhì)量監測：可以對整個(gè)配電系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。

     （11）遙控功能：可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。

     （12）故障錄波：可在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

     （13）事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩態(tài)信息。

 

     （14）Web訪(fǎng)問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數量、變壓器數量、監測點(diǎn)位數量等概況信息，設備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

     （15）APP訪(fǎng)問(wèn)：設備數據頁(yè)面顯示各設備的電參量數據以及曲線(xiàn)。

 

5.5系統硬件配置

 

     電力監控系統是信息時(shí)代人類(lèi)追求工作高效、生活優(yōu)化的產(chǎn)物。智能建筑必將在未來(lái)得到更加廣泛的應用，人們對科技和經(jīng)濟的追求也必然向著(zhù)智能化和簡(jiǎn)約化的方向邁進(jìn)。因此，電力監控系統不僅是現代建筑智能化管理的必要組成部分，而且已經(jīng)成為新時(shí)期智能建筑發(fā)展的重點(diǎn)之一。

 

[1]劉竹.電力監控系統在智能建筑和電氣節能中的應用[J].建筑工程技術(shù)與設計，2015(18)：1283.

[2]林璽.智能電力監控系統在電氣節能中的應用[J].科技傳播，2014(13)：210，206.

[3]熊道輝.智能建筑和電氣節能中電力監控系統的應用

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)應用手冊2020.06版

 

作者簡(jiǎn)介

劉細鳳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。