安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹上海財經(jīng)大學(xué)新建10/0.4KV變電站，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)場總線通訊至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海財經(jīng)大學(xué)新建10KV變電站;10/0.4KV配電室；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0 概述 

    上海財經(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），有一個主校區(qū)和兩個分校區(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。

    上海財經(jīng)大學(xué)新建10KV變電站項目位于上海市國定路777號，臨近政立路武川路交界。

    本次項目為上海財經(jīng)大學(xué)新建10KV變電站部分的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1 需求分析

    現(xiàn)場為一座10/0.4KV配電室。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(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)測信息實時刷新，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、電流越限值等信息。

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

    對各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

    本技術(shù)條件適用于上海財經(jīng)大學(xué)的0.4KV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)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)上海財經(jīng)大學(xué)新建10/0.4KV變電站的0.4kV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)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。系統(tǒng)接入變電所26只ACR120EL多功能電力儀表,6只REF611綜保及泰獅溫控儀2只，分6條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)采集設(shè)備；值班室位于變電所內(nèi)，總線直接上傳至變電所主機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

    現(xiàn)場拓?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)場設(shè)備層。

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經(jīng)后232/485轉(zhuǎn)換器，連接至后臺主機(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。

    通訊層的主要功能是實現(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，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線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)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

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(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務(wù)器NPORT5610-8，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

     低壓進(jìn)線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統(tǒng)功能

功能特點

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運(yùn)行穩(wěn)定可靠。點擊相應(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)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。

登錄界面

    進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)界面后，整體界面分為三塊，標(biāo)題界面、主系統(tǒng)界面和菜單切換界面。

用戶管理

    為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、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。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、報表管理。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能說明

     實時顯示接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時能自動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)人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，對出現(xiàn)異常的設(shè)備及時維護(hù)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

菜單切換界面

    在軟件窗口底部是菜單切換界面，該界面排的7個按鈕為系統(tǒng)各個功能切換按鈕。

    通過點擊菜單切換界面上的功能按鈕，就可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。

    在菜單切換界面中含小化及退出2個快捷功能。本系統(tǒng)為了防止值班人員的操作失誤導(dǎo)致程序的停止運(yùn)行，當(dāng)選擇退出時，系統(tǒng)將彈出警告窗口，如果點擊確認(rèn)，則退出所有程序；如果點擊取消，則不會對系統(tǒng)操作。

 配電監(jiān)測

配電監(jiān)測功能說明

 詳細(xì)參數(shù)

    可查看個配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數(shù)據(jù)包括：三相電流，三相電壓，進(jìn)線回路的功率、電能、功率因數(shù)、回路名稱，和出線回路的電流、回路名稱。

    當(dāng)選擇管理員身份登錄系統(tǒng)后，可在系統(tǒng)一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進(jìn)行修改，修改后系統(tǒng)會自動保存，在此界面在此界面可查看三相表的詳細(xì)參數(shù)。

    系統(tǒng)圖的各個回路圖標(biāo)和母線圖標(biāo)在沒有通電時會顯示綠色，上電后會顯示紅色，以此區(qū)分。

運(yùn)行記錄

運(yùn)行記錄功能說明

    點擊菜單欄的“運(yùn)行記錄” 。

    設(shè)置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的兩臺變壓器主回路的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：相電壓、相電流、功率因數(shù)、變壓器溫度。

    該報表可以以電子表格的方式導(dǎo)出和具備打印功能.

電參量報表

電參量報表功能說明

    實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進(jìn)行事故追溯查詢。

    設(shè)置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路 的電參量報表。主要數(shù)據(jù)包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補(bǔ)償因數(shù)、電能。

    該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統(tǒng)運(yùn)行中是否出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，電流越限，功率、功率因數(shù)是否符合要求。以次為依據(jù)，對系統(tǒng)進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    該報表可以以電子表格的方式導(dǎo)出和具備打印功能。

電能報表

 電能報表功能說明

    點擊菜單欄上的“電能報表” 。

    對用電量的管理以報表形式呈現(xiàn)，該報表可以呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進(jìn)線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量，也可以以電子表格的形式導(dǎo)出和打印。

電流曲線

電流曲線功能說明

    對配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計了電流勢曲線。便于配電維護(hù)人員及時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趨勢，適時調(diào)整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。

    對配電系統(tǒng)總進(jìn)線回路（或重要負(fù)荷的出線）設(shè)計了電流勢曲線。便于配電維護(hù)人員及時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趨勢，適時調(diào)整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費(fèi)。電流曲線可以幫助用戶進(jìn)行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報警及事件

報警及事件二級菜單

實時報警

遙測實時報警功能

    實時報警窗口分為“遙測實時報警”、遙信實時報警，分別監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量和遙信量。報警窗口會在系統(tǒng)運(yùn)行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應(yīng)實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

遙測歷史報警查詢

    可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

4  結(jié)束語

    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)在上海財經(jīng)大學(xué)10KV變電站的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(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、計算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(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(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，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，為學(xué)校解決用電計量問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的效益。