安科瑞 繆凱倫

摘要：介紹上海財(cái)經(jīng)大學(xué)本部國(guó)定路校區(qū)檔案館，采用綜合保護(hù)裝置、智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和狀態(tài)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所變配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海財(cái)經(jīng)大學(xué)；10KV變配電所；綜合保護(hù)裝置；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0、概述

??上海財(cái)經(jīng)大學(xué)占地面積826畝，設(shè)有三個(gè)校區(qū)，主校區(qū)位于國(guó)定路777號(hào)，中山北一路校區(qū)位于中山北一路369號(hào)，昆山路校區(qū)位于昆山路146號(hào)。

??本項(xiàng)目承接其國(guó)定路校區(qū)檔案館變配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)搭建，檔案館總共有2路10KV進(jìn)線，經(jīng)2臺(tái)2000KVA變壓器變壓后對(duì)整個(gè)檔案館進(jìn)行供電，變電站內(nèi)綜合保護(hù)裝置、溫控儀、多功能儀表等設(shè)備采用RS485總線組網(wǎng)接入電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)安裝在變電站內(nèi)值班室。

1、需求分析

??電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

??電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱等信息。

??對(duì)各回路的電流繪制趨勢(shì)曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況。

??對(duì)各回路的電能集抄功能，并可生成時(shí)間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報(bào)表。

??對(duì)各回路儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊狀態(tài)顯示。

??多用戶權(quán)限管理，便于分級(jí)操作。

??本技術(shù)條件適用于上海財(cái)經(jīng)大學(xué)本部國(guó)定路校區(qū)檔案館的變配電室。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，但不僅僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)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(duì)上海財(cái)經(jīng)大學(xué)本部國(guó)定路校區(qū)檔案館變配電進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變配電所的綜合保護(hù)裝置、溫控儀、多功能儀表。系統(tǒng)接入變配電所6塊綜合保護(hù)裝置，29塊PZ96-E4/KC多功能儀表，2塊變壓器溫控儀，共分5條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)串口服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機(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(chǎng)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(duì)電力監(jiān)控系統(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

??通訊層主要是由協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器及總線網(wǎng)絡(luò)組成。協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀；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，大大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到了無人值守的目的。

3） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

??現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由安科瑞智能儀表PZ96-E4/KC、綜合保護(hù)裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，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(chǎng)連接示意

??現(xiàn)場(chǎng)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)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器，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(jiǎn)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。

登錄界面

??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)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級(jí)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。將用戶的級(jí)別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)可以單獨(dú)賦給不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、報(bào)表管理。系統(tǒng)管理員為等級(jí)用戶，用戶可以添加、刪除別的用戶。

監(jiān)控系統(tǒng)界面分為三塊，標(biāo)題界面、配電系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

??標(biāo)題界面中顯示當(dāng)前登錄用戶及系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。

??系統(tǒng)界面中顯示當(dāng)前界面對(duì)應(yīng)各種參數(shù)。

??菜單切換界面排布的按鈕為系統(tǒng)各個(gè)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。

配電監(jiān)測(cè)界面

配電監(jiān)測(cè)功能

??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，電能。在母線（既圖中橫線）上方數(shù)字（如：1P1）代表開關(guān)柜

??當(dāng)選擇以“管理員"身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點(diǎn)擊回路名稱，直接對(duì)回路名稱進(jìn)行修改，修改后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存。

通訊狀態(tài)

??實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)能自動(dòng)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(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)異常的設(shè)備及時(shí)維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

通訊狀態(tài)圖

??通訊狀態(tài)能夠看到整個(gè)系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示故障線路及具體單元。紅色表示通訊正常，綠色表示儀表通訊出線故障。及時(shí)通知維系人員進(jìn)行查詢故障原因。

電參量報(bào)表

??實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時(shí)間段或選擇查詢近更新的記錄數(shù)等，并通過報(bào)表方式顯示出來。該功能方便用戶進(jìn)行事故追溯查詢。

??設(shè)置需要查詢的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路的電參量報(bào)表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補(bǔ)償因數(shù)、電能。

??該報(bào)表包含所有的回路。幫助用戶了解每個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)運(yùn)行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以此為依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。

??報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出，同時(shí)具備打印功能。點(diǎn)擊打印報(bào)表，按需要即可打印報(bào)表。

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(shí)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(shí)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(shí)可追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

電能報(bào)表功能

??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(shí)間段內(nèi)的各回路用電，每個(gè)進(jìn)線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。

??通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量。

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

電流越限設(shè)置

??對(duì)配電系統(tǒng)每個(gè)回路設(shè)計(jì)了電流越限設(shè)置。便于配電維護(hù)人員及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)用電需求變更用電電流設(shè)置限值，當(dāng)發(fā)生電流越限，及時(shí)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。

電流越限設(shè)置

報(bào)警及事件

實(shí)時(shí)報(bào)警

??實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量。報(bào)警窗口會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開，并一直隱藏在后臺(tái)。

??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(shí)報(bào)警"窗口就會(huì)自動(dòng)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

??通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢到過去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類型，報(bào)警內(nèi)容等。

4、結(jié)束語(yǔ)

??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)在上海財(cái)經(jīng)大學(xué)本部國(guó)定路校區(qū)檔案館的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)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，為解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。