劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201808；

摘要：用戶(hù)側配電系統的智能化、精細化、無(wú)人值守是當下配電管理的必然趨勢。針對用戶(hù)側的配電進(jìn)線(xiàn)回路，設計安裝智能儀表，再通過(guò)后臺系統來(lái)實(shí)時(shí)監測各用能回路的工作狀態(tài)；并記錄各個(gè)回路的電力參數。通過(guò)實(shí)時(shí)監控用能以及相關(guān)電力參數、提高用能、可靠及維護效率、降低維護的人工成本、實(shí)現了配電系統監控的無(wú)人值守。通過(guò)用能的實(shí)時(shí)監測，數據的采集及存儲，明確用戶(hù)的電能使用水平以及配電系統的運行狀態(tài)，為用戶(hù)節約電力維護成本、物業(yè)的管理提供數據依據，后期亦可根據對配電系統的運行數據的分析制定相應的配電系統維護方案?，F就太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)項目中使用的ACREL-2000電力監控系統對用戶(hù)側用能智能化做簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng);變電所；智能電力儀表;Acrel-2000型；電力監控系統

0  概述 

  本項目為太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)項目設計電力監控系統。根據配電系統管理的要求，需要對太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)變電所配電回路進(jìn)行電力監測，以保證用電的、可靠和。Acrel-2000型智能配電系統，充分利用了現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的新發(fā)展，對變配電系統進(jìn)行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)計算機和通訊網(wǎng)絡(luò )將分散的配電所的現場(chǎng)設備連接為個(gè)有機的整體，實(shí)現電網(wǎng)運行的遠程監控和集中管理。

1  系統結構描述

  晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)項目包含6個(gè)配電室：MCC-1、MCC-2、MCC-3、MCC-4、MCC-5、MCC-6。根據需要建立套電力監控系統，對6個(gè)配電室內包括直流屏、變壓器、低壓進(jìn)出線(xiàn)柜電力儀表在內的設備進(jìn)行監測，掌握配電動(dòng)態(tài)。變電所內電表通過(guò)485總線(xiàn)，直接拉至值班室的串口服務(wù)器，實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與設備層；如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

  設備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò )電力儀表。這些裝置分別對應相應的次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。網(wǎng)絡(luò )通訊層主要為：串口轉換隔離器，其要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。

  站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場(chǎng)設備運狀況，以人機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，般都采用兩根連線(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)送數據但是在同時(shí)刻只能發(fā)送或接收數據，數據高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強。

2  電力監控系統主要功能

2.1  數據采集與處理

  數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò )儀表采集完成，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)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COSφ、電度Epi、通訊設備運行狀態(tài)等數據。

  數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

2.2  人機交互

  系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換；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、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過(guò)歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢(xún)條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個(gè)系統的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.4  數據庫建立與查詢(xún)

  主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。

2.5  用戶(hù)權限管理

  針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的，可靠運行?？梢酝ㄟ^(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)對賬號和權限的修改。

2.6  運行負荷曲線(xiàn)

  負荷趨勢曲線(xiàn)功能主要負責定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流和功率負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況。點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)或歷史趨勢線(xiàn)；對所選曲線(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)趨勢分析和故障追憶，為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。

2.7  遠程報表查詢(xún)

  報表管理程序的主要功能是根據用戶(hù)的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經(jīng)過(guò)篩選、組合和統計生成用戶(hù)需要的報表數據。本程序還可以根據用戶(hù)的需要對報表文件采用定時(shí)保存、打印。同時(shí)本程序還向用戶(hù)提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設置查詢(xún)時(shí)間實(shí)現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。

3  案例分析

  太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)項目電力監控系統包含5個(gè)變電所，本項目針對這個(gè)變電所配電系統進(jìn)行配電管理監測；對變電所的低壓配電回路進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控。配電所進(jìn)出線(xiàn)回路采用多功能儀表，其是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，它能測量常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度等多種電參量。該系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表主要應用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區電力監控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統及智能建筑等領(lǐng)域。

  低壓配電次圖見(jiàn)圖（2），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線(xiàn)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(shí)現顯示現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)，主要包括：開(kāi)關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；斷路器變位時(shí)會(huì )發(fā)出報警信號，提醒用戶(hù)及時(shí)處理故障。  

圖（2）低壓配電次圖

  遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)變位和負載越限彈出報警界面，指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時(shí)處理。具備實(shí)時(shí)查詢(xún)功能，見(jiàn)圖（3）。

圖（3） 遙信報警信息

  參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)低壓回路的電參數，主要包括：三相電壓、電流、功率因數、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。見(jiàn)圖（4）。

 圖（4） 參數抄表

  用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示某段時(shí)間內的各配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見(jiàn)圖（5）。

圖（5） 電能報表

  負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)行趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。見(jiàn)圖（6）。

圖（6） 電流曲線(xiàn)

  系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見(jiàn)圖（7）。

圖（7）系統通訊結構示意圖

4  結束語(yǔ)

  系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統運行、可靠、穩定，為變電所用戶(hù)解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的社會(huì )效益。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展及電力的廣泛應用，電力監控系統已成為全各地重點(diǎn)工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶(hù)的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在太原市晉陽(yáng)污水處理廠(chǎng)項目的應用，可以實(shí)現對變電所低壓配電回路用電的實(shí)時(shí)監控與電能管理，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、計算機等組成電能管理系統。［2］

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. 中電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電能管理系統產(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(jiǎn)介：劉細鳳，女，本科。任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司