章李強(qiáng)
1. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801
摘 要：介紹上海浦江雙輝大廈配電系統(tǒng)及電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機(jī)保護(hù)采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)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-3000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑電力監(jiān)控的能耗管理及Acrel-3000型系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能，為樓宇電力監(jiān)控與電能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。
關(guān)鍵詞：浦江雙輝;智能電力儀表 Acrel-3000型 電力監(jiān)控系統(tǒng)
0 概述
上海安科瑞電氣股份有限公司于2009年8月承接了上海浦江雙輝大廈的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，上海浦江雙輝大廈位于浦東南路東側(cè)，銀城中路北側(cè)，工程占地面積約24140 m2由兩幢高度為208米塔樓組成，建成后將成為陸家嘴地區(qū)首座“雙子樓”。
浦江雙輝大廈監(jiān)控部分有1個(gè)35kv配電室， 1#、2#、3#、4#、5#5個(gè)配電室分10kv高壓和0.4kv低壓。35kv配電室有高壓電力儀表、綜保和2臺變壓器溫控儀，另外5個(gè)配電室有10kv高壓電力儀表和綜保，0.4kv低壓部分有電力儀表和22臺變壓器溫控儀。35kv和1#配電室分布在A棟的B2層，2#配電室分布在B棟的B2層，3#配電室分布在A棟的33樓，4#配電室分布在B棟的33樓，5#配電室分布在A棟的B4層。針對浦江雙輝大廈的實(shí)際情況，通過計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。
設(shè)計(jì)的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)具備全電參量測量、開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測以及電能計(jì)量與電能質(zhì)量管理等功能。設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)系統(tǒng)的可用性、先進(jìn)性、方便性、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性及系統(tǒng)性價(jià)比的合理性。
1 項(xiàng)目立項(xiàng)的意義
浦江雙輝大廈對高壓部分電力參數(shù)的監(jiān)控和變壓器三相溫度的監(jiān)測的要求比較高，值班室人員一天要6次巡查變壓器溫控儀的溫度和一些電力參數(shù)且變壓器分布于6個(gè)不同的變電所里。這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力又不能實(shí)時(shí)的反應(yīng)一些緊急狀況。低壓部分由600左右的回路組成，如果要抄電能那是一個(gè)不小的任務(wù)。使用該系統(tǒng)能夠帶來如下優(yōu)點(diǎn)：
1）像浦江雙輝這樣的儀表分布的比較散，沒有電力監(jiān)控和電能管理系統(tǒng)之前只能通過人力去跑上跑下的去抄表，查看電力參量，這樣對于抄表人員來說是個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也不能及時(shí)的掌握第一手信息。使用系統(tǒng)后后臺值班監(jiān)控人員只需在值班室就能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)控到每個(gè)表的運(yùn)行情況，和表所測量的各個(gè)電參量，實(shí)時(shí)的進(jìn)行抄表，省時(shí)省力，快速及時(shí)的掌握用電情況。
2） 對于浦江雙輝在一些主要回路上的電力儀表根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控它們的運(yùn)行情況，如電壓、電流、有功，無功，功率因數(shù)等，系統(tǒng)可以對它們進(jìn)行設(shè)置一個(gè)預(yù)警值，只要回路上的電參量達(dá)到或接近時(shí)系統(tǒng)就會(huì)對值班人員進(jìn)行報(bào)警，比如發(fā)現(xiàn)一些短路問題，電流過大等，就使得值班人員可以及時(shí)的去解決問題如關(guān)閉或安排專業(yè)人員去修。
3）系統(tǒng)有對歷史數(shù)據(jù)的對比分析，這樣方便管理人員發(fā)現(xiàn)其中的問題實(shí)施一些有針對性的方案，如一些電參量突然變化的表，就要去看它是否正常工作或?qū)嶋H是否是這樣，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，延長設(shè)備使用壽命；提高運(yùn)行管理效率，減少運(yùn)行維護(hù)人員工作量。
4）通過數(shù)據(jù)分析，使管理者合理有效地利用設(shè)備，減少不必要設(shè)備添置，避免了資源浪費(fèi)，精簡值班人員數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能消耗異常現(xiàn)象，采取有效措施進(jìn)行設(shè)備改造或補(bǔ)償，以避免電能損耗，這樣下來節(jié)約大量資金。通過對資源的充分利用，強(qiáng)調(diào)高效率、低能耗、低污染，達(dá)到節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
5）系統(tǒng)可以直觀而形象的反映出在哪個(gè)位置的哪個(gè)表的電力參數(shù)，方便技術(shù)人員分辨出來，簡潔明了的操作界面讓操作人員方便操作。
6）通過實(shí)時(shí)監(jiān)控可以使值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理問題，如在不需要用電的時(shí)間地點(diǎn)時(shí)可以不用電，智能電力儀表的電力參數(shù)不穩(wěn)定時(shí)可以不用等情況，這樣一來可以減少用電量，節(jié)約成本。
7）系統(tǒng)具有曲線、報(bào)表分析，曲線、報(bào)表打印功能，這樣管理者在進(jìn)行分析決策時(shí)就有了依據(jù)。
8）該系統(tǒng)具有良好的開放性，可以方便的與大廈中中其他相關(guān)系統(tǒng)和智能裝置進(jìn)行通信，如：樓宇自控系統(tǒng)（BAS）和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)間相互通訊和信息共享。
2 項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案
上海安科瑞電氣股份有限公司為浦江雙輝項(xiàng)目設(shè)計(jì)的電力監(jiān)控及電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。
現(xiàn)場設(shè)備層主要的設(shè)備為：多功能電力儀表、微機(jī)保護(hù)裝置、變壓器溫控儀。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場屏蔽雙絞線進(jìn)行組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為采集現(xiàn)場設(shè)備層中的儀表數(shù)據(jù)，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
各智能電力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。然后35kv配電室、1#配電室高低壓部分和5#配電室高低壓部分通過網(wǎng)線直接與值班室的工業(yè)交換機(jī)相連， 3#高低壓部分通過光纜直接與值班室的工業(yè)交換機(jī)相連，4#高低壓部分通過光纜先連到2#配電室，再和2#高低壓部分一起通過光纜一起連到值班室的工業(yè)交換機(jī)。最后工業(yè)交換機(jī)通過網(wǎng)線連到值班室的兩臺主機(jī)。
由于該項(xiàng)目電力儀表較多，故采用2套系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)，一臺主機(jī)監(jiān)控管理在A棟的配電室，另一臺監(jiān)控管理在B棟的配電室。
本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的的過程
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過程：首先通過數(shù)據(jù)量的采集把我們需要的數(shù)據(jù)量保存到我們的歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，在我們系統(tǒng)上把需要實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)量在界面上實(shí)時(shí)刷新的顯示出來；需要查詢和分析過去的歷史記錄的數(shù)據(jù)，通過我的各種查詢報(bào)表和分析曲線等一些形象的界面反應(yīng)給值班人員；系統(tǒng)中設(shè)置報(bào)警，把一些重要的操作量動(dòng)作時(shí)和一些重要數(shù)據(jù)量異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警；系統(tǒng)中設(shè)置針對值班室內(nèi)不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限來進(jìn)行操作管理，防止因人為誤操作或人為破壞給生產(chǎn)帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。
這樣下來我們的系統(tǒng)就完成了，下圖為1#配電室變壓器溫度信息及狀態(tài)表。
4 項(xiàng)目實(shí)施后的綜合分析
浦江雙輝項(xiàng)目在施工調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，如：在調(diào)試綜保過程中發(fā)現(xiàn)幾只綜保的一些開關(guān)量和實(shí)際情況不符，反應(yīng)了安裝過程中接線有問題；在低壓部分，后臺監(jiān)控時(shí)一部分儀表合閘了且有電流，但這些表是分閘的，去現(xiàn)場查看時(shí)在儀表上的顯示燈也是分閘的，反應(yīng)了安裝過程中的問題；在低壓部分有些儀表的有功功率等一些電參量為負(fù)，反應(yīng)了接線問題。故通過我們在系統(tǒng)調(diào)試這個(gè)項(xiàng)目600多個(gè)智能儀表通訊時(shí)，我們可以幫助電力值班人員快速及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)這些儀表是否安裝正確 ，顯示的值是否準(zhǔn)確。在調(diào)試過程中幫助用戶檢驗(yàn)了他們所采購的設(shè)備的完好和安裝正確性。
系統(tǒng)的完成，讓電力值班人員的抄表任務(wù)輕松了，節(jié)約了抄表時(shí)間，提高了抄表積極性。
5 結(jié)束語
Acrel-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)及電能管理系統(tǒng)具有實(shí)用性、安全性、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、易維護(hù)性。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的普及，低壓配電智能化的要求也越來越高，變配電監(jiān)控及低壓配電管理使得實(shí)現(xiàn)配電室的無人職守真正成為現(xiàn)實(shí)。該系統(tǒng)在浦江雙輝大廈的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了在值班室遠(yuǎn)程監(jiān)控了6個(gè)配電室的各種通訊儀表，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，處理，并生成報(bào)表、圖形、曲線等，便于值班人員的分析與定時(shí)查詢所需要的數(shù)據(jù)。
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
作者簡介：
章李強(qiáng)（1988－），男，漢族，本科，系統(tǒng)集成工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)
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