周菁

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰

摘要

    介紹上海市環(huán)境監(jiān)測中心，采用綜合保護(hù)裝置、智能電力儀表、直流屏、變壓器溫控儀，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(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所變配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海市環(huán)境監(jiān)測中心； 10KV變配電所；綜合保護(hù)裝置；智能電力儀表；Acrel-2000型；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0 概述 

    上海市環(huán)境監(jiān)測中心始建于1983年，是從事環(huán)境監(jiān)測的公益性科學(xué)技術(shù)單位，隸屬于上海市*，業(yè)務(wù)上受中國環(huán)境監(jiān)測總站的指導(dǎo)，屬全國環(huán)境監(jiān)測一級站。

    上海市環(huán)境監(jiān)測中心主要承擔(dān)上海市行政管轄范圍的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和污染源監(jiān)測工作，包括水、大氣環(huán)境質(zhì)量、土壤、固體廢棄物、環(huán)境噪聲以及一些敏感地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測工作，如飲用水源取水口等。為本市的環(huán)境管理和決策提供技術(shù)監(jiān)督、和技術(shù)服務(wù)，是全市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中心、技術(shù)中心、信息中心和培訓(xùn)中心。

    三江路地塊上海市環(huán)境監(jiān)測中心置換遷建業(yè)務(wù)用房工程位于徐匯區(qū)漕河涇街道301街坊(龍漕路三江路口),本工程基地面積約為8000平方米,擬建總面積為23760平方米,本建筑分為綜合業(yè)務(wù)樓、實(shí)驗(yàn)樓、大氣監(jiān)測樓、輔助業(yè)務(wù)樓。

    本項(xiàng)目承接其變配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)，本變配電所由兩路10KV供電，經(jīng)一臺負(fù)荷1250KVA變壓器及一臺負(fù)荷1600KVA的變壓器變壓后,對上海市環(huán)境監(jiān)測中心的綜合業(yè)務(wù)樓、實(shí)驗(yàn)樓供電。

1 需求分析

    現(xiàn)場共有一座變電室。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。要求如下：

    關(guān)于變配電監(jiān)控系統(tǒng)：

    設(shè)置變配電監(jiān)控系統(tǒng)用于對智能設(shè)備的實(shí)時監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)包含監(jiān)控主機(jī)、八通道通訊管理機(jī)、電源隔離模塊、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通訊機(jī)柜、數(shù)據(jù)處理工作站、配電管理系統(tǒng)軟件、UPS、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線與站內(nèi)設(shè)備聯(lián)接，以保證通訊質(zhì)量。監(jiān)控主機(jī)硬件采用品牌工業(yè)計(jì)算機(jī)，CPU主頻應(yīng)不低于2.0Hz，內(nèi)存容量應(yīng)不低于2GB,硬盤容量應(yīng)不低于500GB。監(jiān)控主機(jī)應(yīng)采用LED顯示器，尺寸不小于19寸。打印機(jī):A4幅面黑白激光打印機(jī)。

    系統(tǒng)性能要求如下：

    系統(tǒng)應(yīng)采用全中文界面顯示。從數(shù)據(jù)采集裝置輸入值越死區(qū)到運(yùn)行工作站CRT顯示≤5s。從數(shù)據(jù)采集裝置輸入狀態(tài)量變位到運(yùn)行工作站CRT顯示≤3s。全系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)掃描周期≤3s。畫面整幅調(diào)用響應(yīng)時間實(shí)時畫面≤2s,其他畫面≤3s。畫面實(shí)時數(shù)據(jù)刷新周期≤4s。I/O測控單元加入突變量至數(shù)據(jù)處理和通信裝置MODEM或網(wǎng)關(guān)機(jī)出口時間：遙測為≤3s,遙信為≤2s。具有與第三方通訊功能 。

    儀表要求：

    功能：測量三相交流電流、相/線電壓、有功/無功功率、有功/無功電度、功率因數(shù)、頻率等；外部提供電源DC220V±25%；精度等級：電壓、電流0.2級，有功功率0.5級，有功電度1級；通訊端口：RS485通訊；通訊協(xié)議：Modbus協(xié)議；

    通訊頻率：4800/9600bps。變配電監(jiān)控系統(tǒng)品牌的選用與電力儀表、網(wǎng)絡(luò)通訊管理機(jī)應(yīng)為同一個廠家生產(chǎn)，選用上海安科瑞產(chǎn)品。

    本技術(shù)條件適用于上海市環(huán)境監(jiān)測中心的變配電室。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對上海市環(huán)境監(jiān)測中心變配電進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變配電所10KV綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀、低壓多功能儀表。系統(tǒng)接入變配電所10KV綜合保護(hù)裝置2臺、直流屏1臺、變壓器溫控儀2臺、低壓多功能儀表69臺,共分6條總線(綜合保護(hù)裝置采用超五類網(wǎng)線通訊)，總線直接接入本變電所內(nèi)數(shù)據(jù)采集器,超五類網(wǎng)線直接接入本變電所內(nèi)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)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?fù)鋱D

1）站控管理層

    站控管理層針對電能管理系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由ANet通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。ANet通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)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，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)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，主要由智能儀表、綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線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(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量小于32只(鑒于以往經(jīng)驗(yàn),一根總線儀表數(shù)量越少,反應(yīng)時間越快,建議一條總線20塊儀表左右)，然后將數(shù)據(jù)上傳至Anet通訊管理機(jī)(注:綜保采用超五類網(wǎng)線進(jìn)行通訊)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?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(diǎn)

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運(yùn)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(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。

登錄管理

    為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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)*的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理提供可靠的安全保障。

配電監(jiān)測界面管理

登陸主界面

    菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

高壓系統(tǒng)展示

低壓配電展示

    可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，功率因數(shù)等。

    通過其他設(shè)備參數(shù)查看，界面可顯示溫控儀及直流屏實(shí)時采集的數(shù)據(jù)。

溫控儀及直流屏界面

通訊狀態(tài)

    實(shí)時顯示接入系統(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)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護(hù)人員實(shí)時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設(shè)備及時維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。   

通訊狀態(tài)圖

    綠色表示通訊正常，紅色表示儀表通訊出線故障。及時通知維系人員進(jìn)行查詢故障原因。

電參量報(bào)表

     實(shí)時電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實(shí)時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時數(shù)據(jù)庫。能夠直觀的查看個回路的當(dāng)前用電情況。

電能報(bào)表

    以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

日、月、年報(bào)表工具

報(bào)表格式

    用電量的管理以報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，可方便查詢。

    該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時具備打印功能。

負(fù)荷曲線

    對配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了負(fù)荷曲線。便于配電維護(hù)人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。

負(fù)荷曲線功能

    曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，可顯示進(jìn)線回路的一天曲線；

    負(fù)荷曲線可以幫助用戶進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報(bào)警及事件

實(shí)時報(bào)警

    實(shí)時報(bào)警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報(bào)警窗口會在系統(tǒng)運(yùn)行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時報(bào)警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。

歷史報(bào)警

    可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時間，報(bào)警類型，報(bào)警內(nèi)容等。

4  結(jié)束語

    在當(dāng)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Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海市環(huán)境監(jiān)測中心的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實(shí)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，可以與通訊管理機(jī)、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框、語音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為工廠解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

參考文獻(xiàn)：

[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(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10