安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建10/0.4KV變電站，采用智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開關(guān)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)總線通訊至后臺(tái)，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)新建10KV變電站;10/0.4KV配電室；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0 概述 

    上海財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)校校園占地總面積766畝（全日制學(xué)生人均37平方米），有一個(gè)主校區(qū)和兩個(gè)分校區(qū)。其中，主校區(qū)是全日制本碩博學(xué)生和留學(xué)生教育基地，由連成一片的國定、武川、武東校區(qū)組成。主校區(qū)位于楊浦大學(xué)城，毗鄰復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、第二軍醫(yī)大學(xué)等學(xué)府。中山北一路校區(qū)是高層次人才在職培訓(xùn)基地。

    上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建10KV變電站項(xiàng)目位于上海市國定路777號(hào)，臨近政立路武川路交界。

    本次項(xiàng)目為上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建10KV變電站部分的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1 需求分析

    現(xiàn)場(chǎng)為一座10/0.4KV配電室。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、電流越限值等信息。

    對(duì)各回路電力儀表的電流繪制趨勢(shì)曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況。

    對(duì)各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時(shí)間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報(bào)表。

    本技術(shù)條件適用于上海財(cái)經(jīng)大學(xué)的0.4KV配電室低壓柜。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)上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建10/0.4KV變電站的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。系統(tǒng)接入變電所26只ACR120EL多功能電力儀表,6只REF611綜保及泰獅溫控儀2只，分6條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)采集設(shè)備；值班室位于變電所內(nèi)，總線直接上傳至變電所主機(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。

    現(xiàn)場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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。

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

    通訊層是由儀表總線經(jīng)后232/485轉(zhuǎn)換器，連接至后臺(tái)主機(jī)的232串口，從而將智能電力儀表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)后臺(tái)。

    通訊層的主要功能是實(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，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，主要由智能儀表組成，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)程控制。

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20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器NPORT5610-8，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：

     低壓進(jìn)線和饋線回路采用多功能儀表，它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

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。點(diǎn)擊相應(yīng)快捷按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；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

    進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)界面后，整體界面分為三塊，標(biāo)題界面、主系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

用戶管理

    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)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。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能說明

     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。

菜單切換界面

    在軟件窗口底部是菜單切換界面，該界面排的7個(gè)按鈕為系統(tǒng)各個(gè)功能切換按鈕。

    通過點(diǎn)擊菜單切換界面上的功能按鈕，就可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

    在菜單切換界面中含小化及退出2個(gè)快捷功能。本系統(tǒng)為了防止值班人員的操作失誤導(dǎo)致程序的停止運(yùn)行，當(dāng)選擇退出時(shí)，系統(tǒng)將彈出警告窗口，如果點(diǎn)擊確認(rèn)，則退出所有程序；如果點(diǎn)擊取消，則不會(huì)對(duì)系統(tǒng)操作。

 配電監(jiān)測(cè)

配電監(jiān)測(cè)功能說明

 詳細(xì)參數(shù)

    可查看個(gè)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，三相電壓，進(jìn)線回路的功率、電能、功率因數(shù)、回路名稱，和出線回路的電流、回路名稱。

    當(dāng)選擇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，在此界面在此界面可查看三相表的詳細(xì)參數(shù)。

    系統(tǒng)圖的各個(gè)回路圖標(biāo)和母線圖標(biāo)在沒有通電時(shí)會(huì)顯示綠色，上電后會(huì)顯示紅色，以此區(qū)分。

運(yùn)行記錄

運(yùn)行記錄功能說明

    點(diǎn)擊菜單欄的“運(yùn)行記錄” 。

    設(shè)置時(shí)間控件的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢歷史某時(shí)刻的兩臺(tái)變壓器主回路的電參量報(bào)表。主要數(shù)據(jù)包括：相電壓、相電流、功率因數(shù)、變壓器溫度。

    該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出和具備打印功能.

電參量報(bào)表

電參量報(bào)表功能說明

    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。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)間段或選擇查詢最近更新的記錄數(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)置時(shí)間控件的時(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。以次為依據(jù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    該報(bào)表可以以電子表格的方式導(dǎo)出和具備打印功能。

電能報(bào)表

 電能報(bào)表功能說明

    點(diǎn)擊菜單欄上的“電能報(bào)表” 。

    對(duì)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。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    通過調(diào)節(jié)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，點(diǎn)擊“查詢”按鈕，即可顯示此時(shí)間段內(nèi)的用電量，也可以以電子表格的形式導(dǎo)出和打印。

電流曲線

電流曲線功能說明

    對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了電流勢(shì)曲線。便于配電維護(hù)人員及時(shí)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(zhǎng)趨勢(shì)，適時(shí)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)。

    對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計(jì)了電流勢(shì)曲線。便于配電維護(hù)人員及時(shí)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(zhǎng)趨勢(shì)，適時(shí)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)。電流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

報(bào)警及事件二級(jí)菜單

實(shí)時(shí)報(bào)警

遙測(cè)實(shí)時(shí)報(bào)警功能

    實(shí)時(shí)報(bào)警窗口分為“遙測(cè)實(shí)時(shí)報(bào)警”、遙信實(shí)時(shí)報(bào)警，分別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量和遙信量。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

遙測(cè)歷史報(bào)警查詢

    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

    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)10KV變電站的應(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，為學(xué)校解決用電計(jì)量問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的效益。