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，采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊至后臺，通過(guò)Acrel-2000型電力監控與電能管理系統實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

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;電力監控系統

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(gè)主校區和兩個(gè)分校區。其中，主校區是全日制本碩博學(xué)生和留學(xué)生教育基地，由連成一片的國定、武川、武東校區組成。主校區位于楊浦大學(xué)城，毗鄰復旦大學(xué)、同濟大學(xué)、第二軍醫大學(xué)等學(xué)府。中山北一路校區是高層次人才在職培訓基地。

    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控系統。

1 需求分析

    現場(chǎng)為一座10/0.4KV配電室。電力監控系統需要實(shí)現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實(shí)時(shí)刷新，并以一次圖形式直觀(guān)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。

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

    對各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時(shí)間段內符合客戶(hù)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)品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿(mǎn)足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應滿(mǎn)足對配電室數據監控的要求。

2  系統方案

    監控系統主要實(shí)現上海財經(jīng)大學(xué)新建10/0.4KV變電站的0.4kV配電系統進(jìn)行用電監控與電能管理。監控范圍為變電所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)行遠程實(shí)時(shí)監控和電能管理。系統接入變電所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(xiàn)，總線(xiàn)直接接入本變電所內采集設備；值班室位于變電所內，總線(xiàn)直接上傳至變電所主機，從而在監控主機上實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

    現場(chǎng)拓撲結構如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

1）站控管理層

    站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、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轉換器，連接至后臺主機的232串口，從而將智能電力儀表的數據上傳至系統后臺。

    通訊層的主要功能是實(shí)現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

    現場(chǎng)設備層是數據采集終端，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)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

智能儀表現場(chǎng)連接示意

    現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右，然后將數據上傳至串口服務(wù)器NPORT5610-8，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

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

3  系統功能

功能特點(diǎn)

    本系統采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運行穩定可靠。點(diǎn)擊相應快捷按鈕即可進(jìn)入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò )結構圖顯示；系統提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

    進(jìn)入監控系統界面后，整體界面分為三塊，標題界面、主系統界面和菜單切換界面。

用戶(hù)管理

    為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）。定義不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶(hù)的級別分為操作工、工程師、系統管理員這三個(gè)等級，每個(gè)等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進(jìn)入運行、退出運行、報表管理。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能說(shuō)明

     實(shí)時(shí)顯示接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構，可在線(xiàn)診斷系統網(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。從而方便系統維護人員實(shí)時(shí)掌握現場(chǎng)各設備的通訊狀態(tài)，對出現異常的設備及時(shí)維護，保證系統的穩定運行。

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(gè)按鈕為系統各個(gè)功能切換按鈕。

    通過(guò)點(diǎn)擊菜單切換界面上的功能按鈕，就可進(jìn)入相應的功能界面。

    在菜單切換界面中含小化及退出2個(gè)快捷功能。本系統為了防止值班人員的操作失誤導致程序的停止運行，當選擇退出時(shí)，系統將彈出警告窗口，如果點(diǎn)擊確認，則退出所有程序；如果點(diǎn)擊取消，則不會(huì )對系統操作。

 配電監測

配電監測功能說(shuō)明

 詳細參數

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

    當選擇管理員身份登錄系統后，可在系統一次圖中點(diǎn)擊回路名稱(chēng)，直接對回路名稱(chēng)進(jìn)行修改，修改后系統會(huì )自動(dòng)保存，在此界面在此界面可查看三相表的詳細參數。

    系統圖的各個(gè)回路圖標和母線(xiàn)圖標在沒(méi)有通電時(shí)會(huì )顯示綠色，上電后會(huì )顯示紅色，以此區分。

運行記錄

運行記錄功能說(shuō)明

    點(diǎn)擊菜單欄的“運行記錄” 。

    設置時(shí)間控件的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕即可查詢(xún)歷史某時(shí)刻的兩臺變壓器主回路的電參量報表。主要數據包括：相電壓、相電流、功率因數、變壓器溫度。

    該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能.

電參量報表

電參量報表功能說(shuō)明

    實(shí)時(shí)電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實(shí)時(shí)數據庫。在監控畫(huà)面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數、查詢(xún)的時(shí)間段或選擇查詢(xún)最近更新的記錄數等，并通過(guò)報表方式顯示出來(lái)。該功能方便用戶(hù)進(jìn)行事故追溯查詢(xún)。

    設置時(shí)間控件的時(shí)間，點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕即可查詢(xún)歷史某時(shí)刻的各個(gè)回路 的電參量報表。主要數據包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率補償因數、電能。

    該報表包含所有的回路。幫助用戶(hù)了解每個(gè)時(shí)刻系統運行中是否出現電壓不穩定，電流越限，功率、功率因數是否符合要求。以次為依據，對系統進(jìn)行更好的管理和優(yōu)化。如有多張表格，可在表頁(yè)下端選擇切換。

    該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能。

電能報表

 電能報表功能說(shuō)明

    點(diǎn)擊菜單欄上的“電能報表” 。

    對用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現系統運行期間的任意時(shí)間段內的各回路用電，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，可方便查詢(xún)。如有多張表格，可在表頁(yè)下端選擇切換。

    通過(guò)調節開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間，點(diǎn)擊“查詢(xún)”按鈕，即可顯示此時(shí)間段內的用電量，也可以以電子表格的形式導出和打印。

電流曲線(xiàn)

電流曲線(xiàn)功能說(shuō)明

    對配電系統總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負荷的出線(xiàn)）設計了電流勢曲線(xiàn)。便于配電維護人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(cháng)趨勢，適時(shí)調整需量申報，減少因需量偏差過(guò)大造成的多余繳費。

    對配電系統總進(jìn)線(xiàn)回路（或重要負荷的出線(xiàn)）設計了電流勢曲線(xiàn)。便于配電維護人員及時(shí)掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶(hù)單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長(cháng)趨勢，適時(shí)調整需量申報，減少因需量偏差過(guò)大造成的多余繳費。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。

報警及事件

報警及事件二級菜單

實(shí)時(shí)報警

遙測實(shí)時(shí)報警功能

    實(shí)時(shí)報警窗口分為“遙測實(shí)時(shí)報警”、遙信實(shí)時(shí)報警，分別監測系統所采集的遙測量和遙信量。報警窗口會(huì )在系統運行時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并一直隱藏在后臺。

    當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實(shí)時(shí)報警”窗口就會(huì )自動(dòng)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(xún)

    可查詢(xún)到過(guò)去任意時(shí)間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時(shí)間，報警類(lèi)型，報警內容等。

4  結束語(yǔ)

    在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在上海財經(jīng)大學(xué)10KV變電站的應用，可以實(shí)現對變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，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、計算機等組成電力監控系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為學(xué)校解決用電計量問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據，取得了較好的效益。