安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、城鎮(zhèn)化率的不斷提高，中國城鎮(zhèn)建筑面積逐年增加，同時建筑的高能耗問題也變得日益凸顯。數(shù)據(jù)顯示：截止至2013年底，中國（城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村）既有建筑面積已達(dá)500億平方米以上。另據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部數(shù)據(jù)顯示，中國建筑運(yùn)行能耗約占全社會總能耗的27.5%，其中大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。本文就上海國際醫(yī)學(xué)中心配電監(jiān)控系統(tǒng)做一簡單介紹，本系統(tǒng)采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)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(yuǎn)傳至后臺，通過安科瑞配電監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：上海國際醫(yī)學(xué)中心 能耗管理  無人值守  節(jié)能改造  智能配電系統(tǒng)  配電自動化

0 引言

   智能電網(wǎng)是當(dāng)前國際國內(nèi)新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。根據(jù)智能電網(wǎng)研究框架體系，智能電網(wǎng)建設(shè)主要抓住發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六個環(huán)節(jié)。“配用電"環(huán)節(jié)即為電網(wǎng)用戶端。用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，使用智能儀表以及智能用電管理終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。上海地區(qū)已經(jīng)初步建設(shè)了區(qū)域能耗平臺，通過各個區(qū)域大型商業(yè)建筑，公共建筑上傳的能耗數(shù)據(jù)，實(shí)時掌握整個地區(qū)的能耗使用情況，指導(dǎo)區(qū)域各終端用戶的用能，在用電高峰期合理分配能源走向，培養(yǎng)用戶合理用電意識，規(guī)范區(qū)域用戶的用能，對惡性負(fù)載和不合理用能的處罰提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

   安科瑞配電監(jiān)控系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的用戶端配電監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對上海國際醫(yī)學(xué)中心變電所內(nèi)的部分重要回路進(jìn)行計(jì)量，通過對監(jiān)測回路用電量的實(shí)時計(jì)量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計(jì)量體系用電狀況，找出高能耗點(diǎn)或不合理用能習(xí)慣，為有效節(jié)約能源，用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

   本文以上海國際醫(yī)學(xué)中心為例，簡單介紹安科瑞配電監(jiān)控系統(tǒng)在上海國際醫(yī)學(xué)中心配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目介紹

   上海國際醫(yī)學(xué)中心(SIMC)位于浦東新區(qū)的上海國際醫(yī)學(xué)園區(qū)內(nèi)的國際醫(yī)院區(qū)，是一所包含外科、內(nèi)科、婦產(chǎn)科、兒科、 眼科、耳鼻喉科、口腔科、醫(yī)療美容、內(nèi)窺中心、生殖中心、健康體檢科等科室的綜合型國際醫(yī)院，設(shè)有450張病床，其中包括100張ICU和HDU。 病房將以單人間和雙人間為主，并將導(dǎo)入“3H"（Hospital醫(yī)院、Hotel賓館、Home家）醫(yī)療模式，提供溫馨的國際規(guī)范化服務(wù)。醫(yī)院將由新加坡百匯醫(yī)療集團(tuán)管理經(jīng)營，計(jì)劃2014年3月28日試運(yùn)營，6月正式運(yùn)營。

   本項(xiàng)目主要針對國際醫(yī)學(xué)中心的1#、2#變電所內(nèi)的進(jìn)線回路和饋線回路進(jìn)行電力數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控，再已經(jīng)相關(guān)建筑能耗的分類、分項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對用能進(jìn)行整理，整理的數(shù)據(jù)根據(jù)浦東公共建筑能耗平臺要求上傳。

2 用戶需求

   ①標(biāo)準(zhǔn)的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況：龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可以顯示各個回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電機(jī)故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互界面并實(shí)時刷新。

   ②軟件可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。

   ③電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實(shí)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、CT變比、電流越限值及開關(guān)狀態(tài)等信息，且可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)上傳。

   ④對其負(fù)載繪制電流趨勢曲線，便于分析該回路配電運(yùn)行工況

   ⑤越限報(bào)警，針對客戶的特定回路來設(shè)置越限報(bào)警

   ⑥對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報(bào)表

   ⑦報(bào)警事件記錄，便于維護(hù)人員來根據(jù)事件發(fā)生的時間性質(zhì)對電路進(jìn)行維護(hù)。

   ⑧系統(tǒng)以Web發(fā)布后可進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)訪問，且可通過Internet訪問。

   ⑨系統(tǒng)的部分能耗數(shù)據(jù)須上傳至上海浦東區(qū)域能耗平臺。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1參考標(biāo)準(zhǔn)

   系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足以下所列制造和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

JGJ/T 16-92      《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/J63-90  《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB/T13730  《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》

GB2887  《計(jì)算站場地技術(shù)要求》

GB/50198-94      《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010     《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010    《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010     《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T/814-2002        《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

3.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

   鑒于上海國際醫(yī)學(xué)中心的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項(xiàng)目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據(jù)用戶的幾點(diǎn)需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗(yàn)，對該建筑的智能配電系統(tǒng)的搭建做以下設(shè)計(jì)：上海國際醫(yī)學(xué)中心所有監(jiān)控點(diǎn)位現(xiàn)已安裝智能電力儀表，且均采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU協(xié)議。將現(xiàn)場安裝的智能儀表通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數(shù)據(jù)總線直接鋪設(shè)至主機(jī)所在的值班室。數(shù)據(jù)總線通過數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機(jī)。系統(tǒng)示意圖1所示。

圖1

4 系統(tǒng)功能

   上位機(jī)軟件采用安科瑞自主研發(fā)的配電監(jiān)控系統(tǒng)，通過軟件進(jìn)行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計(jì)等，完成了在上位機(jī)軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1 功能特點(diǎn)

   安科瑞配電監(jiān)控系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。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)具有人機(jī)界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。

4.2系統(tǒng)功能簡介：

4.2.1登陸界面

   軟件的界面可以根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和客戶的要求來設(shè)計(jì)。初始界面為“登錄界面"，選擇用戶名，輸入相應(yīng)密碼，則進(jìn)入查看數(shù)據(jù)，否則無法查看數(shù)據(jù)。

4.2.2通訊示意圖

   通訊示意圖為拓?fù)鋱D，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。其中紅色表示正常通訊，綠色表示通訊中斷。界面如圖所示。

通訊示意

4.2.3配電系統(tǒng)圖

   配電系統(tǒng)圖顯示整個配電系統(tǒng)的整體架構(gòu)，便于管理人員快速了解配電系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，參數(shù)界面實(shí)時顯示的電力參數(shù)數(shù)據(jù)可以反映配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。配電系統(tǒng)界面如圖4所示，詳細(xì)參數(shù)如圖所示。

   由圖4、圖5就可以看出整個配電系統(tǒng)的分布、運(yùn)行狀態(tài)以及以及主要的電參量。主要的電參量數(shù)據(jù)包括三項(xiàng)電流，三項(xiàng)電壓，進(jìn)線回路的功勞、電能、功率因數(shù)、回路名稱以及出現(xiàn)回路的相應(yīng)電參量。

4.2.4 電參量報(bào)表

   電參量報(bào)表主要的數(shù)據(jù)包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無功功率，功率補(bǔ)償因數(shù)，頻率。

   該報(bào)表可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時間抄表等功能，將每塊電表的顯示數(shù)據(jù)以報(bào)表形式呈現(xiàn)，選擇相應(yīng)的柜體，再選擇要查詢的時間，即可顯示電壓，電流，有功功率，無功功率，功率補(bǔ)償因數(shù)，頻率。界面如圖所示

   報(bào)表打?。捍蛴‘?dāng)前報(bào)表的數(shù)據(jù)；

   數(shù)據(jù)保存：將當(dāng)前報(bào)表以Excel表格形式導(dǎo)出到所選擇的位置。

4.2.5 電能報(bào)表

   電能報(bào)表將配電回路用電量報(bào)表形式呈現(xiàn)，該報(bào)表可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時間段內(nèi)的月抄表，日抄表，小時抄表等功能，如下圖所示選擇回路，設(shè)定開始時間和結(jié)束時間，點(diǎn)擊“查詢"按鈕，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量，也可以Excel形式導(dǎo)出或打印。界面如圖所示。

4.2.6 電流曲線

   電流是配電系統(tǒng)的重要電力參數(shù)。本系統(tǒng)為重要回路設(shè)計(jì)了電流曲線，此曲線可以設(shè)置查詢時間，還可以任意放大、縮小某區(qū)間內(nèi)的曲線，便于管理人員準(zhǔn)確明了的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。界面如圖所示。

4.2.7實(shí)時報(bào)警和歷史報(bào)警

   本系統(tǒng)還針對主要電參量的遙測量（包括進(jìn)線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報(bào)警）。也能點(diǎn)擊打開歷史報(bào)警調(diào)出歷史報(bào)警界面。實(shí)時報(bào)警主要分為遙測和遙信實(shí)時報(bào)警。

   報(bào)警功能能夠幫助管理人員在較短的時間內(nèi)定位故障點(diǎn)位，提高了故障的排查效率，保障配電系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語

   隨著用戶端配電系統(tǒng)智能化管理需求的提高。配電監(jiān)控系統(tǒng)已成為配電端用戶的必然選擇，本文介紹的安科瑞配電監(jiān)控系統(tǒng)在上海國際醫(yī)學(xué)中心項(xiàng)目中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對上海國際醫(yī)學(xué)中心配電系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控，不僅能實(shí)時顯示配電系統(tǒng)各個回路的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，還可以和上層數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析、處理，實(shí)時顯示變電所內(nèi)各配電回路的電能使用狀況、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框及報(bào)警聲音提示，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、研究制定相應(yīng)的用能考核機(jī)制。該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為配電系統(tǒng)終端用戶解決各個配電回路的具體用電不明的問題，為后期電力系統(tǒng)的維護(hù)及制定節(jié)能措施提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。