安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹上海財(cái)經(jīng)大學(xué)35/10KV變電站，采用智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海財(cái)經(jīng)大學(xué)35/10KV變電站;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0  概述 

    上海財(cái)經(jīng)大學(xué)學(xué)校校園占地總面積766畝（全日制學(xué)生人均37平方米），有一個(gè)主校區(qū)和兩個(gè)分校區(qū)。其中，主校區(qū)是全日制本碩博學(xué)生和留學(xué)生教育基地，由連成一片的國(guó)定、武川、武東校區(qū)組成。主校區(qū)位于楊浦大學(xué)城，毗鄰復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、第二軍醫(yī)大學(xué)等學(xué)府。中山北一路校區(qū)是高層次人才在職培訓(xùn)基地。

    上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建35KV變電站項(xiàng)目位于上海市國(guó)定路777號(hào)，臨近政立路武川路交界。該變電站為武川路校區(qū)學(xué)生宿舍及其周邊區(qū)域和設(shè)備供電。

    本次項(xiàng)目為上海財(cái)經(jīng)大學(xué)新建35KV變電站部分的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1  需求分析

    現(xiàn)場(chǎng)為一座35/10KV變電站。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀動(dòng)態(tài)顯示。各回路子畫(huà)面上顯示該回路各電參量、回路名稱(chēng)、電流越限值等信息。

    對(duì)各回路電力儀表的電流繪制趨勢(shì)曲線(xiàn)，便于分析該回路配電運(yùn)行工況。

    對(duì)各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時(shí)間段內(nèi)符合客戶(hù)管理需求的用電報(bào)表。

    本技術(shù)條件適用于上海財(cái)經(jīng)大學(xué)的35/10KV配電室低壓柜。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(mǎn)足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)上海財(cái)經(jīng)大學(xué)35/10KV變電站的變配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進(jìn)線(xiàn)柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線(xiàn)柜儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和電能管理。系統(tǒng)接入變電站26只久電儀表10KV多功能電力儀表EP301,4只35kv綜保Sepam z82,12只10KV綜保Sepam S20,2只高壓溫控儀及1只直流屏，分9條總線(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內(nèi)的采集設(shè)備；值班室位于變電所內(nèi)，總線(xiàn)直接上傳至變電所主機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

    現(xiàn)場(chǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

1）站控管理層

    站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層是由儀表總線(xiàn)經(jīng)后232/485轉(zhuǎn)換器，連接至后臺(tái)主機(jī)的232串口，從而將智能電力儀表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)后臺(tái)。

    通訊層的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，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(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

    現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

    低壓進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路采用多功能儀表，它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻 率、有功電度、無(wú)功電度。

3  系統(tǒng)功能

功能特點(diǎn)

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示及報(bào)表顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)程顯示功能。

用戶(hù)管理

    為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）。定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理提供可靠的安全保障。將用戶(hù)的級(jí)別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)可以單獨(dú)賦給不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、報(bào)表管理。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能說(shuō)明

    實(shí)時(shí)顯示接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在線(xiàn)診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)能自動(dòng)在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，調(diào)查故障原因，對(duì)出現(xiàn)異常的設(shè)備及時(shí)維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

配電監(jiān)測(cè)

配電監(jiān)測(cè)功能說(shuō)明

詳細(xì)參數(shù)

    上圖所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測(cè)界面，實(shí)時(shí)顯示配電室各回路三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶(hù)，提醒值班人員及時(shí)處理故障，降低事故發(fā)生率。

運(yùn)行記錄

運(yùn)行記錄功能說(shuō)明

該功能為客戶(hù)需求，能為工程師提供實(shí)時(shí)和歷史的電流電壓溫控儀等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的匯總并及時(shí)給出。

電參量報(bào)表

電參量報(bào)表功能說(shuō)明

    實(shí)時(shí)電力參數(shù)的存儲(chǔ)和歷史電力參數(shù)的管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。在監(jiān)控畫(huà)面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數(shù)、查詢(xún)的時(shí)間段或選擇查詢(xún)最近更新的記錄數(shù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。可以通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

電能報(bào)表

電能報(bào)表功能說(shuō)明

    為了實(shí)現(xiàn)對(duì)本樓內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電能管理報(bào)表，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)有功電度的采集，呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時(shí)間段內(nèi)的各回路用電，每個(gè)進(jìn)線(xiàn)回路及它所帶的出線(xiàn)回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢(xún)和打印，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，，有效的節(jié)約了能源消耗。

電流曲線(xiàn)

電流曲線(xiàn)功能說(shuō)明

    對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負(fù)荷的出線(xiàn)）設(shè)計(jì)了電流勢(shì)曲線(xiàn)。便于配電維護(hù)人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統(tǒng)負(fù)荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(zhǎng)趨勢(shì)，適時(shí)調(diào)整需量申報(bào)，減少因需量偏差過(guò)大造成的多余繳費(fèi)。電流曲線(xiàn)可以幫助用戶(hù)進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報(bào)警及事件

遙測(cè)實(shí)時(shí)報(bào)警功能

    本系統(tǒng)提供遙信實(shí)時(shí)報(bào)警功能，分別對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量和遙信量的數(shù)據(jù)判斷，并提供電流或者電壓越限報(bào)警功能。

遙測(cè)歷史報(bào)警事件查詢(xún)

    本系統(tǒng)提供過(guò)去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息的查詢(xún)服務(wù)，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，內(nèi)容為具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類(lèi)型，報(bào)警內(nèi)容等。

4  結(jié)束語(yǔ)

    在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海財(cái)經(jīng)大學(xué)35KV變電站的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線(xiàn)、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，為學(xué)校解決用電計(jì)量問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的效益。