王琪

江蘇安科瑞電器制造有限公司

摘要：介紹上海財經(jīng)大學本部國定路校區(qū)檔案館，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，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Acrel-2000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。

關鍵詞：上海財經(jīng)大學；10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

0、概述 

  上海財經(jīng)大學占地面積826畝，設有三個校區(qū)，主校區(qū)位于國定路777號，中山北一路校區(qū)位于中山北一路369號，昆山路校區(qū)位于昆山路146號。

  本項目承接其國定路校區(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進線，經(jīng)2臺2000KVA變壓器變壓后對整個檔案館進行供電，變電站內(nèi)綜合保護裝置、溫控儀、多功能儀表等設備采用RS485總線組網(wǎng)接入電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主機安裝在變電站內(nèi)值班室。

 

1、需求分析

  電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(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)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(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。

  對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

  對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

  對各回路儀表進行實時通訊狀態(tài)顯示。

  多用戶權限管理，便于分級操作。

  本技術條件適用于上海財經(jīng)大學本部國定路校區(qū)檔案館的變配電室。供方產(chǎn)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術條件，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2、系統(tǒng)方案

  監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對上海財經(jīng)大學本部國定路校區(qū)檔案館變配電進行用電監(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)串口服務器，通過網(wǎng)絡上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機，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)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

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)絡組成。協(xié)議隔離轉(zhuǎn)換器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、變壓器溫控儀；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3） 現(xiàn)場設備層

  現(xiàn)場設備層是數(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器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(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)絡結(jié)構圖顯示；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

  為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權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、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、報表管理。系統(tǒng)管理員為高等級用戶，高一級的用戶可以添加、刪除下一級別的用戶。

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

 

  標題界面中顯示當前登錄用戶及系統(tǒng)當前時間。

  系統(tǒng)界面中顯示當前界面對應各種參數(shù)。

  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，可進入相應的功能界面。

配電監(jiān)測界面

 

配電監(jiān)測功能

  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）代表開關柜

  當選擇以“管理員”身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統(tǒng)會自動保存。

通訊狀態(tài)

  實時顯示接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡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)維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設備及時維護，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

   

通訊狀態(tài)圖

  通訊狀態(tài)能夠看到整個系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡結(jié)構，該系統(tǒng)具有網(wǎng)絡診斷功能。能實時監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，出現(xiàn)網(wǎng)絡故障時，系統(tǒng)自動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。及時通知維系人員進行查詢故障原因。

電參量報表

  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實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢近更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

 

  設置需要查詢的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數(shù)、電能。

  該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統(tǒng)運行中是否出現(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)，對系統(tǒng)進行更好的管理和優(yōu)化。

  報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。點擊打印報表，按需要即可打印報表。

電能報表

  以豐富的數(shù)據(jù)報表體現(xiàn)計量體系的完整性。系統(tǒng)具備各回路定時抄表匯總統(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追溯，維護計量體系的正確性。

 

電能報表功能

  用電量的管理以報表形式呈現(xiàn)，該報表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進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)開始時間和結(jié)束時間，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量。

  該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電流越限設置

  對配電系統(tǒng)每個回路設計了電流越限設置。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益提供保障。

 

電流越限設置

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

  在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海財經(jīng)大學本部國定路校區(qū)檔案館的應用，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)絡通訊功能，可以與串口服務器、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、短信報警燈，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)。