安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：高校供電系統在一次系統的設計上已經(jīng)很好的保證了高校供電可靠性，但是還需要對供電系統進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控以及用電管理，這樣才能對供電系統可能存在的安全隱患和重要設備運行狀況有清楚、及時(shí)的了解，同時(shí)指導各部分合理有效用電，為建設綠色高校打下堅實(shí)的基礎，本文通過(guò)浙江工商大學(xué)實(shí)驗樓電力監控系統的應用介紹電力監控系統在高等學(xué)校中的應用。 關(guān)鍵字：電力系統；數據采集；高校；監控系統；遠程控制   

1   項目概述及建設目標   

浙江工商大學(xué)坐落于風(fēng)景秀麗的浙江省會(huì )城市杭州，前身是創(chuàng )建于1911年的杭州中等商業(yè)學(xué)堂，至今已有100年的辦學(xué)歷史。1980年經(jīng)國務(wù)院批準成立杭州商學(xué)院。2004年經(jīng)教育部批準更名為浙江工商大學(xué)。 本項目主要針對浙江工商大學(xué)實(shí)驗樓進(jìn)行配電改造，對實(shí)驗樓內各實(shí)驗室空調、照明、插座用電進(jìn)行集中管理，實(shí)現實(shí)驗樓智能化用電管理。   

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

2   電力監控系統的設計   

為了解決浙江工商大學(xué)實(shí)驗樓目前用電監測困難的問(wèn)題，并滿(mǎn)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、各職能系統有機的結合到一起，通過(guò)對電表數據的統計，直觀(guān)的圖形展現；  ? 

詳細查看各個(gè)回路、各個(gè)區域的用電情況； ? 

使用靈活：各種設置可由客戶(hù)自己選擇設置，例如工作日的設置、工作時(shí)間段的設置，增加系統的靈活性，為用電審核提供了統一的標準； ? 

信息可以保存，而不影響系統處理速度。 ? 

數據處理時(shí)可以準確地得出每一個(gè)用戶(hù)的詳細的用電情況。 ? 

豐富的報表功能，本系統可以得到各種形式的報表，滿(mǎn)足用戶(hù)要求，其中包括：樓層綜合用電報表、實(shí)驗室綜合用電報表、樓層年用電報表、各實(shí)驗室年用電報表、樓層月用電報表、各實(shí)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(guò)系統可以得到各種形式的對比圖形，用戶(hù)從這些對比圖形中可以容易發(fā)現非正常用電的現象，從而及時(shí)調查這非正常用電的情況，避免類(lèi)似情況的再次發(fā)生。 ? 

遠程控制功能，用戶(hù)通過(guò)后臺對各實(shí)驗室內墻插進(jìn)行遠程分合閘控制，方便用戶(hù)進(jìn)行管理。 

 2.1 系統結構       

依據學(xué)校樓層配電箱分布情況，電力監控系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層、現場(chǎng)設備層。系統網(wǎng)絡(luò )結構下圖示：   

系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為主控層、通訊管理層和現場(chǎng)控制層。系統使用高可靠性工業(yè)控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，整個(gè)系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。   

監控主站包含監控計算機、網(wǎng)絡(luò )交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電力監控系統軟件，作為運行及專(zhuān)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運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監視：   

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

遙信：通過(guò)現場(chǎng)儀表采集開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)，在監控系統界面實(shí)時(shí)反應斷路器的位置狀態(tài)。此功能實(shí)現需要斷路器具備輔助接點(diǎn)；   

遙控：通過(guò)監控系統界面遠程對斷路器進(jìn)行分合閘操作，此功能實(shí)現需要斷路器具備分合閘線(xiàn)圈；   

通訊控制層包括通訊管理機等通訊設備，安裝于通訊管理屏內；   

現場(chǎng)控制層指安裝在配電箱內的智能電表DTSD1352/C，DTSD1352/C完成對配電系統的測量、狀態(tài)采集和計量功能,并具備開(kāi)關(guān)量輸出功能，由于實(shí)現對現場(chǎng)斷路器分合閘控制，對采集的信息通過(guò)通訊管理層設備上傳至監控計算機，并在監控計算機失效的情況下仍能夠完成測量、監視控制功和計量功能，數據長(cháng)期保存在設備中，裝置掉電不會(huì )導致數據丟。 

2.2 網(wǎng)絡(luò )設計      

電力監控系統中的網(wǎng)絡(luò )系統能夠及時(shí)的對數據進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現電力監控系統各項功能的基礎。對于浙江工商大學(xué)電力監控系統來(lái)說(shuō)，系統中監控設備較少，且分布于1棟樓，因此可以在值班室配置一個(gè)通訊管理機，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機將所有數據上傳至后臺監控主機。 

2.3監控系統軟件功能設計   

系統依據客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設計，并實(shí)現了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢(xún)與打??；系統負荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權限管理等主要功能。 

 2.3.1數據的采集與處理   

數據采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線(xiàn)路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進(jìn)行采集，開(kāi)關(guān)量的采集則主要是對斷路器工作狀態(tài)進(jìn)行采集，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)顯示。數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。 

 2.3.2數據記錄   

電力監控系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統中有足夠的內存空間，進(jìn)而長(cháng)時(shí)間的、大量的對數據信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數據進(jìn)行記錄存儲。由此可見(jiàn)，數據記錄功能可以通過(guò)對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。 

 2.3.3遠程操作   

電力監控系統的遠程操作包括遠程監視、遠程通信、遠程調控等環(huán)節，實(shí)現了電力系統的遠程控制，使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進(jìn)行觀(guān)測，對系統故障進(jìn)行分析，對保護裝置的狀態(tài)進(jìn)行評估，更便于工作人員在遠程對隔離開(kāi)關(guān)等設備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過(guò)，在供配電設計中不僅要有電力監控系統，還要設計人工操作系統，當電力監控系統出現故障時(shí)，可以人工進(jìn)行處理。 

 2.3.4電能管理   

為了實(shí)現對各回路用電量的監管，系統設計了電能管理報表，系統通過(guò)對有功電度的采集，按照回路名稱(chēng)的不同，自動(dòng)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(shí)間段內的用電量進(jìn)行查詢(xún)，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過(guò)系統的建設和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節能意識大大提高，有效的節約了學(xué)校管理辦公能源消耗。  

3、供配電設計中應用電力監控系統的意義   

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

在學(xué)校,商務(wù)樓、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所設置電力監控系統，可以實(shí)現對樓內高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統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)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。