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摘要：本文介紹了安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-2000在機械設計制造研究所項目中的應用，該系統(tǒng)實現了分布式采集和集中控制的智能化管理。為機械設計制造研究所配電房安全、可靠、高效的運行提供了堅實的技術保障，亦給其開展節(jié)能減排工作提供了有力的資料依據。
關鍵詞： 智能配電 電力監(jiān)控 節(jié)能減排 機械設計制造研究所
概述
智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)是數字化和信息化時代應運而生的產物，已經被廣泛應用于電網用戶側樓宇、體育場館、科研設施、機場、交通、醫(yī)院、電力和石化行業(yè)等諸多領域的高/低壓變配電系統(tǒng)中。智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)對高壓開關柜、低壓開關柜、應急發(fā)電機組等的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。通過實時記錄單相/三相電壓、單相/三相電流、功率、功率因子、電度、頻率和電流開關狀態(tài)等各項參數實現監(jiān)測，當參數值超出允許的范圍時便產生預警、報警，并對相關設備進行控制。智能配電監(jiān)控系統(tǒng)在用電量及用電設備的管理中已經起到了不可替代的作用。
項目簡介
機械設計制造研究所內主要包括1間低壓配電房，該配電房內含有兩路進線、一路母聯和11臺低壓饋線柜。上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年10月份承接了機械設計制造研究所智能配電監(jiān)控系統(tǒng)項目，為該項目定制的電力監(jiān)控系統(tǒng)為Acrel-2000。Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍是：機械設計制造研究所有限責任公司的低壓配電室內智能儀表的所有電參量。
客戶需求
1、 系統(tǒng)一次圖顯示、斷路器分合閘指示，實時電參量顯示。全電參量歷史查詢。
2、 高壓系統(tǒng)配遠程控制、遙信量顯示。權限驗證等。
3、 主要負荷電流曲線查詢，放大、縮小、打印等功能。
4、 設備運行狀態(tài)監(jiān)測，系統(tǒng)拓撲圖顯示，用戶權限管理。
5、 電能管理。可查詢月報表、日報表、小時報表。具備遠程抄表功能。同時可對報表保存打印等功能。
設計參照的標準和依據
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規(guī)范》
GA/T74-94 《中華人民共和國安全防范行業(yè)標準》
GA/T70-94 《中華人民共和國公共安全行業(yè)標準》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
IEC-61131-3 《圖形可編程標準》
GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》
GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》
GB/T17626.6 《射頻場感應的傳導騷擾抗擾度》
GB/T17626.8 《工頻磁場的抗擾度試驗》
GB/T17626.10 《阻尼振蕩磁場抗擾度試驗》
GB/T17626.11 《電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗》
GB/T17626.12 《振蕩波抗擾度試驗》
GB/50171-92 《電氣裝置安裝工作盤柜及二次回路結線施工及驗收規(guī)范》
GB/T13729-92 《遠動終端通用技術條件》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》
GB/T15145-94 《微機保護裝置通用技術條件》
GB/T13729 《遠動終端通用技術條件》
DL/T630 《交流采樣遠動終端通用技術條件》
GB/T13850 《交流電量轉換為模擬量或數字信號的電測量變送器》
GB/T13730 《地區(qū)電網數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》
GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規(guī)程》
GB2887 《計算站場地技術要求》
項目的系統(tǒng)結構
智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)是由智能測控裝置、網絡設備及計算機設備等互聯布局而成。系統(tǒng)因項目規(guī)模不同、功能性能不同、重要程度不同、用戶投資水平不同，可采取不同的拓撲結構。但是無論采取何種拓撲結構都是采用了“站控管理層——網絡通訊層——現場設備層”的分層分布式設計思想。這種分層設計，符合當前通訊體系設計實現的標準，在每層都能相對地完成監(jiān)視控制功能，即可以實現遠方的監(jiān)視控制，也能夠在上層故障時不影響本層和下一層的功能。現以機械設計制造研究所Acrel-2000智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)為例，對該智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能進行詳細介紹。
該項目數據字典如下：
|
綿陽機械制造工藝研究所電力監(jiān)控系統(tǒng) |
|
波特率：9600 |
|
序號 |
柜號 |
回路編號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
端口 |
儀表地址 |
變量名稱前綴（如電流） |
PT |
CT |
|
1 |
1AH |
1 |
電源進線 |
CDD-JB12 |
COM6 |
2 |
A1AH_Ia_ |
100 |
100 |
|
2 |
2AH |
2 |
TM1 |
CDD-JB24 |
3 |
A2AH_Ia_ |
100 |
50 |
|
3 |
3AH |
3 |
TM2 |
CDD-JB24 |
4 |
A3AH_Ia_ |
100 |
50 |
|
4 |
4AH |
4 |
生活區(qū) |
CDD-JB12 |
5 |
A4AH_Ia_ |
100 |
50 |
|
5 |
5AH |
5 |
備用 |
CDD-JB12 |
6 |
A5AH_Ia_ |
20 |
50 |
|
7 |
P101 |
2 |
進線 |
ACR220E/K |
COM5 |
2 |
D01_Ia |
1 |
600 |
|
8 |
P102 |
3 |
電容補償 |
PZ80-E4/K |
3 |
D02_Ia |
1 |
400 |
|
9 |
P103 |
4 |
備用 |
PZ80-E4/K |
4 |
D03_Ia |
1 |
30 |
|
10 |
5 |
620-2APE |
PZ80-E4/K |
5 |
D04_Ia |
1 |
80 |
|
11 |
6 |
620-1APE |
PZ80-E4/K |
6 |
D05_Ia |
1 |
120 |
|
12 |
7 |
門衛(wèi)室AME |
PZ80-E4/K |
7 |
D06_Ia |
1 |
15 |
|
13 |
8 |
620-3APE |
PZ80-E4/K |
8 |
D07_Ia |
1 |
40 |
|
14 |
9 |
備用 |
PZ80-E4/K |
9 |
D08_Ia |
1 |
30 |
|
15 |
P104 |
10 |
620-1K-2-1 |
PZ80-E4/K |
10 |
D09_Ia |
1 |
160 |
|
16 |
11 |
620-1K-1-1 |
PZ80-E4/K |
11 |
D10_Ia |
1 |
160 |
|
17 |
P105 |
12 |
620-1APB2 |
PZ80-E4/K |
12 |
D11_Ia |
1 |
80 |
|
18 |
13 |
620-1APB1 |
PZ80-E4/K |
13 |
D12_Ia |
1 |
160 |
|
19 |
P106 |
14 |
620-1K-3 |
PZ80-E4/K |
14 |
D13_Ia |
1 |
60 |
|
20 |
15 |
907辦公用電 |
PZ80-E4/K |
15 |
D14_Ia |
1 |
60 |
|
21 |
16 |
待建廢水處理池 |
PZ80-E4/K |
16 |
D15_Ia |
1 |
40 |
|
22 |
17 |
908辦公用電 |
PZ80-E4/K |
17 |
D16_Ia |
1 |
30 |
|
23 |
18 |
備用 |
PZ80-E4/K |
18 |
D17_Ia |
1 |
60 |
|
24 |
P107 |
19 |
902-1辦公用電 |
PZ80-E4/K |
19 |
D18_Ia |
1 |
80 |
|
25 |
20 |
903-1空調機組1 |
PZ80-E4/K |
20 |
D19_Ia |
1 |
80 |
|
26 |
21 |
903-1辦公室用電 |
PZ80-E4/K |
21 |
D20_Ia |
1 |
40 |
|
27 |
22 |
908辦公用電 |
PZ80-E4/K |
22 |
D21_Ia |
1 |
30 |
|
28 |
23 |
備用 |
PZ80-E4/K |
23 |
C22_Ia |
1 |
60 |
|
29 |
P201 |
2 |
二號變壓器進線 |
PZ80-E4/K |
COM4 |
2 |
C01_Ia |
1 |
600 |
|
30 |
P202 |
3 |
補償柜 |
PZ80-E4/K |
3 |
C02_Ia |
1 |
400 |
|
31 |
P203 |
4 |
聯絡 |
PZ80-E4/K |
4 |
C03_Ia |
1 |
400 |
|
32 |
P204 |
5 |
620-1K-1-2 |
PZ80-E4/K |
5 |
C04_Ia |
1 |
160 |
|
33 |
6 |
備用 |
PZ80-E4/K |
6 |
C05_Ia |
1 |
40 |
|
34 |
7 |
備用 |
PZ80-E4/K |
7 |
C06_Ia |
1 |
40 |
|
35 |
8 |
902-1辦公室 |
PZ80-E4/K |
8 |
C07_Ia |
1 |
60 |
|
36 |
9 |
620-1K-2-2 |
PZ80-E4/K |
9 |
C08_Ia |
1 |
160 |
|
37 |
P205 |
10 |
620-1APB1 |
PZ80-E4/K |
10 |
C09_Ia |
1 |
80 |
|
38 |
11 |
902-1空調機組B |
PZ80-E4/K |
11 |
C10_Ia |
1 |
80 |
|
39 |
12 |
903-1辦公用電 |
PZ80-E4/K |
12 |
C11_Ia |
1 |
80 |
|
40 |
13 |
903-2辦公用電 |
PZ80-E4/K |
13 |
C12_Ia |
1 |
80 |
|
41 |
14 |
620-1APA |
PZ80-E4/K |
14 |
C13_Ia |
1 |
80 |
|
42 |
15 |
備用 |
PZ80-E4/K |
15 |
C14_Ia |
1 |
40 |
|
43 |
16 |
待建藥庫 |
PZ80-E4/K |
16 |
C15_Ia |
1 |
30 |
|
44 |
17 |
907辦公用電 |
PZ80-E4/K |
17 |
C16_Ia |
1 |
60 |
|
45 |
P206 |
18 |
電能160 |
PZ80-E4/K |
18 |
C17_Ia |
1 |
80 |
|
46 |
19 |
電能表 |
PZ80-E4/K |
19 |
C18_Ia |
1 |
60 |
|
47 |
P207 |
20 |
620-4AC1 |
PZ80-E4/K |
20 |
C19_Ia |
1 |
80 |
|
48 |
21 |
門衛(wèi)室 |
PZ80-E4/K |
21 |
C20_Ia |
1 |
20 |
|
49 |
22 |
620-3APE |
PZ80-E4/K |
22 |
C21_Ia |
1 |
80 |
|
50 |
23 |
620-2APE |
PZ80-E4/K |
23 |
C22_Ia |
1 |
120 |
|
51 |
24 |
620-1APE |
PZ80-E4/K |
24 |
C23_Ia |
1 |
80 |
針對上述現場的具體情況，Acrel-2000智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)應用于機械設計制造研究所的網絡拓撲結構如下圖所示：
硬件設備選型：
四川機械設計制造研究所主站層位于一層總值班室內，電力監(jiān)控系統(tǒng)的站控管理層設備具體包括：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)工控機一套、打印機、UPS。負責將通訊管理層上傳的數據解包，進行集中管理和分析，執(zhí)行相關操作、以及整個變配電系統(tǒng)的整體監(jiān)控。網絡通訊層設備的選型主要從兩個方面考慮，一個是用戶需求，功能實現方面；二是根據現場情況，綜合項目的費用來考慮的。針對這個項目來說，用戶的需求常規(guī)，軟件功能實現起來相對容易；現場情況比較簡單，監(jiān)控點數比較少，所以網絡通訊層設備采用性價比高的4口帶隔離的通訊管理機，既能滿足用戶要求，又能減低項目成本。現場設備層的選型，在本項目中主要從性價比考慮。兩路進線選擇的是安科瑞生產的ACR220E/K網絡電力儀表，它能測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度等。出線回路選擇的是安科瑞生產的PZ80-E4/K，它可以測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度等。
系統(tǒng)功能實現：
友好的人機交互界面
變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網絡的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直觀顯示各回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互接口并實時刷新。
用戶管理
本軟件可對不同級別的用戶賦予不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令外，還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成該操作。
數據采集處理
Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集現場設備的各電參量及開關量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、開關位置、設備運行狀態(tài)等），將采集到的數據直接顯示或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數據信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負荷最大值、功率因子上下限等），并對重要的信息量進行數據庫存儲。
趨勢曲線分析
系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析接口，通過調用相關回路實時曲線接口分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數據均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網絡進行質量分析。
報表管理
系統(tǒng)具有標準的電能報表格式并可根據用戶需求設計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動統(tǒng)計。可自動生成各種類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數據值，自動生成電能的時、日、月、年度報表，根據復費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置；系統(tǒng)設計還可根據用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
事件記錄和故障報警
系統(tǒng)對所有用戶操作、開關變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細的記錄功能，包括事件發(fā)生的時間位置，當前值班人員事件是否確認等信息，對開關變位、參量越限等信息還具有聲音報警功能，同時自動對運行設備發(fā)送控制指令或提示值班人員迅速排除故障。
結束語
本文以機械設計制造研究所項目中Acrel-2000智能化配電監(jiān)控系統(tǒng)的三層拓撲結構為核心，分析了Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)最終實現的功能。電力監(jiān)控系統(tǒng)方便的監(jiān)控了配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現場的用電設備進行統(tǒng)一管理，便于維護人員明確設備運行狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高工作效率。它以較少的投資，極大地提高了供配電系統(tǒng)的可靠性、安全性和自動化水平。
參考文獻：
1）上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.
2）電力電測數字儀表原理與應用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4
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