嘉定行政服務中心新建工程電力監控系統的設計與應用

 劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 202001

摘要：介紹嘉定行政服務中心新建工程，10KV/0.4KV變配電所采用綜合保護裝置、多功能儀表、變壓器溫控儀、直流屏，采集配電現場的各種電參量和狀態信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過安科瑞電力監控系統實現變電所變配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：嘉定行政服務中心新建工程；10KV/0.4KV變配電所；綜合保護裝置；Acrel-2000；電力監控系統。

0  概述 
        本項目位于上海市嘉定區嘉戩公路118號，嘉定新建行政服務中心建設一座電氣室，電氣室的10kV系統采用單母線分段接線方式。10kV系統采用中性點經電阻接地方式，大接地電流為300A，接地點設在本電氣室內。
        電氣室的380V系統采用單母線分段接線方式。以機組為單元，共設兩套電動機控制中心，另外設一套雜用低壓負荷中心。
        本項目設置有4臺10/0.4KV變壓器，2臺柴油發電機，共計接入135塊多功能電力儀表、6塊綜保、4塊溫控儀和2個柴油發電機控制屏，采用RS485總線組網接入電力監控系統，系統主機安裝在變電站值班室。

1 技術標準
本技術規范書引用的和行業標注如下：
GB 50052 《供配電系統設計規范》
GB 50054 《低壓配電設計規范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T 5103 《35-110 KV無人值班變電所設計規程》

GB 50059 《35-110 KV變電所設計技術規程》
NDG 889 《火力發電廠、變電所二次接線設計技術規定》
GB 50229 《火力發電廠與變電所設計防火條件》
GB 6162 《靜態繼電器和保護裝置的電氣干擾試驗》
DL/T 587 《微機繼電保護裝置運行管理規程》
GB 14285 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
GB/T 15145 《微機線路保護裝置通用技術條件》
GB 7261 《繼電器和繼電保護裝置基本試驗方法》
GB 14285 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》
DL/T 720 《電力系統繼電保護柜、屏通用技術條件》

2  系統方案
        監控系統主要實現對嘉定行政服務中心新建工程變配電進行用電安全進行監控與管理。監控范圍為本項目設置有4臺10/0.4KV變壓器，2臺柴油發電機，共計接入135塊多功能電力儀表、6塊綜保、4塊溫控儀和2個柴油發電機控制屏。綜合保護裝置、變壓器溫控儀、多功能儀表、直流屏通過485總線接入本變電所內主機，從而在監控主機上實現總線上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

系統網絡拓撲圖

1）站控管理層
        站控管理層針對電力監控系統的管理人員，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）網絡通訊層
        通訊層主要是由采集器及總線網絡組成。采集器主要功能是監測現場智能儀表、綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏；總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現場設備層
        現場設備層是數據采集終端，主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏組成，通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程監控。

智能儀表現場連接示意
        現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量在25只左右，然后將數據上傳至串口服務器，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

3 系統功能
功能特點
        本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統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
        安科瑞Acrel-2000電力監控系統為保障系統安全穩定運行，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授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統配置、用戶管理等。系統管理員為zui高等級用戶，高用戶可添加、刪除下別的用戶。

配電監測界面
        安科瑞Acrel-2000電力監控系統人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。
主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數，斷路器、地刀、隔離開關等合分位狀態，彈簧儲能狀態、手車位置狀態。

低壓一次系統圖

詳細電參量查詢
        在配電一次圖中，鼠標單擊可查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及7天相電流趨勢曲線。

詳細電參量查詢圖

通訊狀態
        安科瑞Acrel-2000電力監控系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。
主要功能：具備完整的系統通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態，紅色狀態表示對應設備通訊正常，綠色狀態表示設備通訊異常。系統主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態圖

電參量報表
        安科瑞Acrel-2000電力監控系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、時間或選擇查詢近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。
主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據用戶要求導出PDF格式文件。

電參量報表功能

電能報表
        安科瑞Acrel-2000電力監控系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。
主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統項目范圍內所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

電流越限設置
        對配電系統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現場用電需求變更用電電流設置限值，當發生電流越限，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。
報警及事件
實時報警
        實時報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會在系統運行時自動打開，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
        通過調節開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統報警信息，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，報警內容等。

4 結束語
在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000電力監控系統在嘉定行政服務中心新建工程的應用，可以實現對變電所供配電回路用電的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報jing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，該系統運行安全、可靠、穩定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據。

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. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

作者簡介：
劉丹，女，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電