安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館項目，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(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型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。   

關(guān)鍵詞：咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院;高校用電監(jiān)控;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統(tǒng);      

0概述    

咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院位于陜西省西安市西咸新區(qū)灃西新城統(tǒng)一大道，是經(jīng)陜西省人民政府批準(zhǔn)、國家教育部備案的一所全日制公辦高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院。此項目為咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館項目。   

本項目共有一間變配電間。變配電間有6臺10KV高壓柜，3路低壓進(jìn)線，2臺ATS切換柜，1臺母聯(lián)柜，132路低壓出線回路。6臺西安同創(chuàng)的TJ03B-3000系列微機(jī)保護(hù)，2塊江蘇龍芯電力有限公司的LX-BW10-485型號變壓器溫控儀以及安科瑞廠家的AMC96L-E4、AM72L-E4多功能儀表等設(shè)備采用RS485總線組網(wǎng)接入點能管理系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)安裝在值班室。   

1需求分析   

為保證咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的一間高低壓配電室中高壓綜保以及低壓進(jìn)出線回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。   

本技術(shù)條件適用于咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館高低壓配電室電能管理。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，但不僅僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。 

數(shù)據(jù)采集   

自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。   

支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。   

支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。   

支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。   

數(shù)據(jù)實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。 

 數(shù)據(jù)分析與處理   

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：   

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。   

統(tǒng)計各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。 數(shù)據(jù)查詢與展示   

要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。   

數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層用能展示。 權(quán)限管理   

要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。   

系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。 

故障報警   

故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括微機(jī)保護(hù)開關(guān)量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場綜?；蛘邇x表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握配電室實時運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。   

2  系統(tǒng)方案   

安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)根據(jù)咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館高低壓配電室現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線分10根總線直接接至監(jiān)控室操作臺內(nèi)的串口服務(wù)器上，保障了配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。   

現(xiàn)場高低壓配電室共計6臺西安同創(chuàng)廠家的TJ03B-3000系列微機(jī)綜保，2臺江蘇龍芯廠家LX-BW10-485型號的變壓器溫控儀，12臺安科瑞廠家AMC96L-E4型號多功能儀表，126臺安科瑞廠家AMC72L-E4型號多功能儀表，總共分為10條RS485總線接至值班室操作臺內(nèi)的串口服務(wù)器上。 

1）站控管理層   

站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館高低壓配電室工程中主要指置于值班室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。 

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層   

通訊層主要是由值班室內(nèi)的N2S16-485I-ETS一臺以及以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。串口服務(wù)器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大大提高了配電系統(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)場設(shè)備層   

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由10KV配電柜上的微機(jī)保護(hù)裝置以及0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線連接接入站控管理層進(jìn)行組網(wǎng)。 

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 

智能儀表現(xiàn)場連接示意   

現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對應(yīng)配電室數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的串口服務(wù)器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右。具體連接示意圖如下所示： 

3  系統(tǒng)功能   

變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到低壓柜的所有常規(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、有功電度等。如下圖所示： 

低壓一次系統(tǒng)圖  

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各回路的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負(fù)載越限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(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。   

電流限值設(shè)置   

事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。 

報警窗口   

參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢高低壓配電室內(nèi)各回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

電參數(shù)抄表   

用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了準(zhǔn)確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示： 

電能報表   

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。 

通訊結(jié)構(gòu)示意圖   

負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)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(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。 

趨勢曲線圖   

用戶權(quán)限管理，對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權(quán)限配置界面。 

用戶權(quán)限管理   

4  結(jié)束語   

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，高校建筑項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院體育館游泳館的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對負(fù)載越限具有彈出報警對話框、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(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。