電力監(jiān)控系統(tǒng)在日立建基項目的應用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹日立建基電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網的方式，組網后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的管理。

關鍵詞：合肥日立建基電力監(jiān)控;10KV變電所;智能電力儀表;微機保護;Acrel-2000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0 概述

    日立建機是一家世界的建筑設備生產商，總部位于東京。通過遍布的經銷網絡向*銷售我們的產品。日立建機（中國）有限公司成立于1995年3月，坐落在安徽省合肥市經濟技術開發(fā)區(qū)，占地68萬平方米，由日立建機株式會社、三菱商事株式會社、香港暨永實業(yè)有限公司三方共同出資組建的大型外商投資企業(yè)，注冊資本8億人民幣，總投資額17億人民幣。目前擁有中方員工1454人，日方人員31人。公司主要進行工程機械的研發(fā)和制造。

    本項目為其中的一處廠房變電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對變電所的配電柜進出線進行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、可靠和。

    Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網絡技術和現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

1、系統(tǒng)結構描述

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)日立建基10KV高壓變電所的配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)測與電能管理；監(jiān)測范圍為變電所的微機保護以及多功能電表進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有33個設備，其中包含23只微機保護，4只多功能電表以及直流屏、溫控儀、光伏縱差保護裝置、小電流接地選線裝置等，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

    本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）電力監(jiān)控系統(tǒng)圖

    間隔設備層主要為：微機保護、多功能電表以及直流屏、溫控儀、光伏縱差保護裝置、小電流接地選線裝置等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在變電所的配電柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    網絡通訊層主要為：通訊服務器、工業(yè)網絡交換機，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，zui大傳輸距離為1.2km。

2、電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎，數(shù)據(jù)采集主要由微機保護多功能表等設備采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度EPI、開關量狀態(tài)、遠程設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

2.2  人機交互

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

2.3  歷史事件

    歷史事件查看界面主要為用戶查看曾經發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.5  用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

2.6  運行負荷曲線

    負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.7  遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

    報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。

3、案例分析

3.1  客戶要求

    日立建基的10KV變電所配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)測與電能管理；監(jiān)測范圍為10KV高壓配電柜內的設備進行遠程實時監(jiān)控和電能管理?？蛻籼峁┑呐潆娕潆娛译娏ΡO(jiān)測需求表：

功能	功能描述
實時顯示	1.電氣主接線圖；2.回路電流電壓、功率等模擬量（取決于保護裝置測量功能）；3. 回路開關合分狀態(tài)；4.系統(tǒng)結構及通信狀態(tài)
事件告警	1.保護動作事件告警2.預告信號事件告警3.測量值越限告警
報表功能	1.電壓、功率等電氣參數(shù)報表（取決于保護裝置測量參數(shù)）2. 報表按照用戶要求格式

 

    客戶對報表的要求：對各回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、報表并支持查詢歷史數(shù)據(jù)打印功能。要求能夠進行產能統(tǒng)計即客戶輸入一定時間內的產量系統(tǒng)通過自動計算生成每臺設備所消耗的電能。

3.2  針對本項目軟件實現(xiàn)功能

    本項目中采用的多功能電表為PZ80-E4，其是針對電力系統(tǒng)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的電能計量表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度等多種電參量。該系列電能計量表主要應用于變電站自動化、配電網自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領域。

    遙信和遙測報警功能，主要完成對變電所的微機保護和多功能電表的開關運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關變位和負載越限具備彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能,如圖（2）所示：

圖（2）歷史遙測報警信息查詢

    參數(shù)抄表功能，主要完成對變電所配電柜進出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢變電所配電柜進出線回路的電參數(shù)，主要包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度EPI、開關量狀態(tài)等。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，如圖（3）所示：

圖（3） 參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，如圖（4）所示：

圖（4） 電能報表    

    電能年、月、日報表功能，主要完成對低壓出線回路的電能進線年、月、日統(tǒng)計，為值班人員提供了直觀、、可靠的年、月、日報表并且客戶能過通過輸入一定時間內的產量系統(tǒng)能夠自動對產能進行計算并且生成相應的報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能，如圖（5）所示：

圖（5）

     系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障，如圖（6）所示：

圖（6）系統(tǒng)通訊結構示意圖

    負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持，如圖（7）所示：

圖（7）趨勢曲線圖

    越限報警設置界面中客戶可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設置相應的電流越限值。當系統(tǒng)運行過程中監(jiān)測到某一回路超過設定值時系統(tǒng)會自動進行報警提醒值班人員盡快查找原因并且解決問題。為整個系統(tǒng)的安全運行提供了直觀而方便的軟件支持，如圖（8）所示：

圖（8）越限報警設置界面

4  結束語

    隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在合肥日立建基項目的應用，可以實現(xiàn)對變電所配電柜回路用電的實時監(jiān)控和電能管理，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、計算機等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對模擬分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，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，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。［2］

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)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(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：

徐霜，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)