安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：高校供電系統(tǒng)在一次系統(tǒng)的設(shè)計上已經(jīng)很好的保證了高校供電可靠性，但是還需要對供電系統(tǒng)進行實時的監(jiān)控以及用電管理，這樣才能對供電系統(tǒng)可能存在的安全隱患和重要設(shè)備運行狀況有清楚、及時的了解，同時指導各部分合理有效用電，為建設(shè)綠色高校打下堅實的基礎(chǔ)，本文通過浙江工商大學實驗樓電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在高等學校中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；高校；監(jiān)控系統(tǒng)；遠程控制   

1   項目概述及建設(shè)目標   

浙江工商大學坐落于風景秀麗的浙江省會城市杭州，前身是創(chuàng)建于1911年的杭州中等商業(yè)學堂，至今已有100年的辦學歷史。1980年經(jīng)國務(wù)院批準成立杭州商學院。2004年經(jīng)教育部批準更名為浙江工商大學。 本項目主要針對浙江工商大學實驗樓進行配電改造，對實驗樓內(nèi)各實驗室空調(diào)、照明、插座用電進行集中管理，實現(xiàn)實驗樓智能化用電管理。   

本樓共計5層，每層一路總進線，4路出線，分別為：照明、空調(diào)、墻插總、各實驗室配電箱。在每層配電間均配有照明、空調(diào)、插座配電箱，原配電箱內(nèi)均未安裝智能電表，無法實現(xiàn)用電智能化管理，需要對其進行改造，加裝智能化裝置，并對每個實驗室用電插座進行遠程控制。   

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計   

為了解決浙江工商大學實驗樓目前用電監(jiān)測困難的問題，并滿足用電管理精細化的要求，特提出以下要求： ? 

將電表用能信息、樓棟信息、房間信息、各職能系統(tǒng)有機的結(jié)合到一起，通過對電表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，直觀的圖形展現(xiàn)；  ? 

詳細查看各個回路、各個區(qū)域的用電情況； ? 

使用靈活：各種設(shè)置可由客戶自己選擇設(shè)置，例如工作日的設(shè)置、工作時間段的設(shè)置，增加系統(tǒng)的靈活性，為用電審核提供了統(tǒng)一的標準； ? 

信息可以保存，而不影響系統(tǒng)處理速度。 ? 

數(shù)據(jù)處理時可以準確地得出每一個用戶的詳細的用電情況。 ? 

豐富的報表功能，本系統(tǒng)可以得到各種形式的報表，滿足用戶要求，其中包括：樓層綜合用電報表、實驗室綜合用電報表、樓層年用電報表、各實驗室年用電報表、樓層月用電報表、各實驗室月用電報表等，給管理者提供良好的幫助。 ? 

豐富的圖形分析，通過系統(tǒng)可以得到各種形式的對比圖形，用戶從這些對比圖形中可以容易發(fā)現(xiàn)非正常用電的現(xiàn)象，從而及時調(diào)查這非正常用電的情況，避免類似情況的再次發(fā)生。 ? 

遠程控制功能，用戶通過后臺對各實驗室內(nèi)墻插進行遠程分合閘控制，方便用戶進行管理。 

 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)       

依據(jù)學校樓層配電箱分布情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下圖示：   

系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縱向分為主控層、通訊管理層和現(xiàn)場控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計算機及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護方便。   

監(jiān)控主站包含監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件，作為運行及專業(yè)人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印、音響報警等各種方式對系統(tǒng)運行狀況進行實時監(jiān)視：   

遙測：通過現(xiàn)場安裝的儀表采集配電回路的電流、電壓、功率、電能、功率因數(shù)、電能質(zhì)量等電氣參數(shù)；   

遙信：通過現(xiàn)場儀表采集開關(guān)位置狀態(tài)，在監(jiān)控系統(tǒng)界面實時反應(yīng)斷路器的位置狀態(tài)。此功能實現(xiàn)需要斷路器具備輔助接點；   

遙控：通過監(jiān)控系統(tǒng)界面遠程對斷路器進行分合閘操作，此功能實現(xiàn)需要斷路器具備分合閘線圈；   

通訊控制層包括通訊管理機等通訊設(shè)備，安裝于通訊管理屏內(nèi)；   

現(xiàn)場控制層指安裝在配電箱內(nèi)的智能電表DTSD1352/C，DTSD1352/C完成對配電系統(tǒng)的測量、狀態(tài)采集和計量功能,并具備開關(guān)量輸出功能，由于實現(xiàn)對現(xiàn)場斷路器分合閘控制，對采集的信息通過通訊管理層設(shè)備上傳至監(jiān)控計算機，并在監(jiān)控計算機失效的情況下仍能夠完成測量、監(jiān)視控制功和計量功能，數(shù)據(jù)長期保存在設(shè)備中，裝置掉電不會導致數(shù)據(jù)丟。 

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計      

電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎(chǔ)。對于浙江工商大學電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設(shè)備較少，且分布于1棟樓，因此可以在值班室配置一個通訊管理機，通過網(wǎng)絡(luò)交換機將所有數(shù)據(jù)上傳至后臺監(jiān)控主機。 

2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計   

系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設(shè)計，并實現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打??；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。 

 2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理   

數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器工作狀態(tài)進行采集，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。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。 

 2.3.2數(shù)據(jù)記錄   

電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動作的前后順序進行記錄，它要求系統(tǒng)中有足夠的內(nèi)存空間，進而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進行記錄和存儲。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數(shù)據(jù)進行記錄存儲。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。 

 2.3.3遠程操作   

電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠程操作包括遠程監(jiān)視、遠程通信、遠程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠程控制，使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進行觀測，對系統(tǒng)故障進行分析，對保護裝置的狀態(tài)進行評估，更便于工作人員在遠程對隔離開關(guān)等設(shè)備進行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計人工操作系統(tǒng)，當電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以人工進行處理。 

 2.3.4電能管理   

為了實現(xiàn)對各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計了電能管理報表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了學校管理辦公能源消耗。  

3、供配電設(shè)計中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義   

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提升效率、減少損失、降低運營成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設(shè)計中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、準確的進行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計中運用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠程通信、遠程觀測以及遠程控制等功能的設(shè)備，而一些電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。    

在學校,商務(wù)樓、寫字樓等場所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設(shè)備進行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。