變配電監(jiān)控系統(tǒng)在上海某醫(yī)院病房新建工程中的應(yīng)用
袁凱1 陸明2
1 上海世紀(jì)都城建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 崇明 202150；
2安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；
摘要：介紹一種在10/0.4KV配電系統(tǒng)中，加裝智能電力儀表和變配電監(jiān)控系統(tǒng)，對于主要回路的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功電能等電參量和開關(guān)信號進(jìn)行實時采集；經(jīng)組網(wǎng)遠(yuǎn)傳至后臺，從而實現(xiàn)對低壓配電系統(tǒng)的電力狀態(tài)實時監(jiān)控和能耗監(jiān)測。
關(guān)鍵詞：變配電監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-3000 型；RS485通訊；能耗監(jiān)測
0 概述
上海某醫(yī)院病房樓是一幢醫(yī)用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據(jù)配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測的要求，需要對樓內(nèi)的高壓進(jìn)線、低壓配出線和各樓層內(nèi)配電箱進(jìn)行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、高效。
Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機(jī)的整體，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。
1 配電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和站控管理層如圖1所示。
圖1.系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) | 本系統(tǒng)采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和站控管理層如圖1所示。
現(xiàn)場設(shè)備主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能。
以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。
2 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能
電力監(jiān)控計算機(jī)通過現(xiàn)場設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，包括相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況。
2.1 運(yùn)行信息與保護(hù)信息采集
系統(tǒng)采集來自智能測控單元裝置送來的參數(shù)，所有信息低壓主進(jìn)、母聯(lián)和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率 、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。
2.2 人機(jī)操作界面
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。可按照配電所顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運(yùn)行參數(shù)。
系統(tǒng)軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據(jù)實際情況和以往習(xí)慣自行定各種圖元圖形及設(shè)備在各種狀態(tài)下的顯示方式。
包括如下功能特征：
全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關(guān)信息和內(nèi)容。
提供畫面管理工具，可聯(lián)想相關(guān)調(diào)用、重要畫面快速調(diào)用、畫面文件索引選擇、事故自動調(diào)用畫面。
提供多種數(shù)值顯示手段，數(shù)值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據(jù)數(shù)值狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)由用戶根據(jù)需要和習(xí)慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區(qū)分包括遙測在內(nèi)的各種數(shù)據(jù)的正常、越上限、越下限等情況。
屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統(tǒng)實用參數(shù)表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護(hù)單元運(yùn)行工況顯示等電力運(yùn)行狀況；畫面顯示響應(yīng)時間1s。見圖2。
圖2 配電系統(tǒng)圖
2.3 統(tǒng)計分析、報表、打印
時、日、月、年用電量統(tǒng)計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數(shù)據(jù)庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計，并根據(jù)用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。
圖3 電參量匯總表
各設(shè)備參數(shù)和最值統(tǒng)計報表；全系統(tǒng)運(yùn)行統(tǒng)計報表等對于事件記錄、報警和數(shù)據(jù)報表，可設(shè)置為定時和根據(jù)需要的召喚打印。
能源統(tǒng)計報表及打印，對能源消耗進(jìn)行匯總統(tǒng)計，并根據(jù)用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統(tǒng)計報表，日、月、年的有功/無功電能的統(tǒng)計，并按用戶常規(guī)格式輸出電能報表，實現(xiàn)人工抄表到自動報表，可設(shè)置為定時和根據(jù)需要的召喚打印，見圖4。
圖4 電能報表
2.4 歷史記錄與趨勢分析
系統(tǒng)收集各監(jiān)測控制與管理裝置的實時數(shù)據(jù)并存儲在一個開放式數(shù)據(jù)庫中予以保存，系統(tǒng)可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統(tǒng)可以標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)定文件格式隨時調(diào)用和打印上述歷史數(shù)據(jù)。
根據(jù)歷史數(shù)據(jù)記錄可進(jìn)行各參數(shù)的年度、月度和日變化和實時數(shù)據(jù)趨勢分析，進(jìn)行分類和綜合比較分析，為業(yè)務(wù)流程優(yōu)化和設(shè)備設(shè)施使用優(yōu)化提供依據(jù)，見圖5。
圖5 電流趨勢曲線圖
2.5 系統(tǒng)安全
本系統(tǒng)軟件設(shè)置多達(dá)幾百種密碼分區(qū)和密級設(shè)置，為系統(tǒng)管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進(jìn)行帶時標(biāo)事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。
圖6 用戶權(quán)限管理
2.6 故障分析與設(shè)備維護(hù)管理
系統(tǒng)依據(jù)帶時標(biāo)的事件記錄和波形記錄可進(jìn)行故障和事件的成因分析；另外，系統(tǒng)統(tǒng)計開關(guān)等設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)和累積壽命參數(shù)，可據(jù)此提出設(shè)備維護(hù)預(yù)告；見圖7。
圖7 事件記錄
2.7 保護(hù)信息管理
管理保護(hù)定值和保護(hù)動作信息，提供有關(guān)查詢。
2.8 其他功能
其它日常管理，如運(yùn)行記錄及交接班記錄管理，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。
2.9 系統(tǒng)自診斷功能
本系統(tǒng)軟件能在線診斷各軟件和硬件的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運(yùn)行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。
由于本系統(tǒng)設(shè)備有冗余配置，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統(tǒng)設(shè)備上運(yùn)行。3 結(jié)束語
隨著社會的快速發(fā)展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現(xiàn)配電室的無人職守已經(jīng)成為未來配電自動化發(fā)展的一個方向；ACREL-3000型變配電監(jiān)控系統(tǒng)是解決供配電高質(zhì)量運(yùn)行的良好方案，運(yùn)行表明，系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定，并降低了設(shè)備運(yùn)行成本，提高配電自動化質(zhì)量。
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