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【摘要】：隨著電力工業的快速發展、計算機網絡技術的成熟、智能電力儀表的應用，電力系統監控已進入智能化、網絡化、數字化的時代。本文介紹基于網絡電力儀表（ACR系列）的Acrel-2000電力監控軟件在廣州亞運會網球中心的應用。介紹了電力監控系統在大型國際賽事中的應用。
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載不斷涌現，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰，以實現配電系統持續可靠、高效低耗的運行。
本文以廣州亞運會網球中心電力監控系統為例，簡單介紹變電站的配電自動化監測系統。
1 項目概況
廣州亞運會網球中心位于廣東奧林匹克體育中心西北面，總建筑面3350平方米，由一個可容納10000名觀眾的比賽主場、一個可容納2000觀眾的比賽副場和14塊室外標準網球場及相關附屬用房組成。
網球中心整個配電系統分為高低壓兩個部分，分別位于高壓變電所及低壓變電所，電力監控系統位于配電室旁邊的電力監控值班室。其中高壓配電室共計5個回路，分別為10KV進線1、10KV進線2、1#變壓器出線、2#變壓器出線及聯絡；低壓變電所共計145個回路，分別采用ACR220E及ACR220ELH，其中ACR220ELH安裝于低壓進線及發電機進線中。詳細清單如表一所示：
表一：
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柜號 |
回路編號 |
回路名稱 |
儀表型號 |
端口號 |
儀表地址 |
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1AA1 |
1AA1 |
1#進線 |
ACR220ELH |
COM4 |
51 |
|
1AA4 |
1AA4-1～5 |
出線 |
ACR220E |
52～56 |
|
1AA5 |
1AA5-1～8 |
出線 |
ACR220E |
57～64 |
|
1AA6 |
1AA6-1～8 |
出線 |
ACR220E |
65～72 |
|
1AA7 |
1AA7-1～8 |
出線 |
ACR220E |
COM5 |
51～58 |
|
1AA8 |
1AA8-1～8 |
出線 |
ACR220E |
59～66 |
|
1FAA1 |
1FAA1 |
市電 |
ACR220E |
67 |
|
1FAA2 |
1FAA2-1～8 |
出線 |
ACR220E |
68～75 |
|
1FAA3 |
1FAA3-1～8 |
出線 |
ACR220E |
COM6 |
51～58 |
|
1FAA4 |
1FAA4-1～9 |
出線 |
ACR220E |
59～67 |
|
1FAA5 |
1FAA5-1～8 |
出線 |
ACR220E |
68～75 |
|
1FAA6 |
1FAA6-1～8 |
出線 |
ACR220E |
COM7 |
51～58 |
|
2FAA3 |
2FAA3-1～5 |
出線 |
ACR220E |
COM8 |
51～55 |
|
2FAA2 |
2FAA4-1～8 |
出線 |
ACR220E |
56～64 |
|
2FAA1 |
2FAA4 |
市電 |
ACR220E |
64 |
|
2AA10 |
2AA10-1～8 |
出線 |
ACR220E |
COM9 |
51～58 |
|
2AA9 |
2AA9-1～8 |
出線 |
ACR220E |
59～66 |
|
2AA8 |
2AA8-1～9 |
出線 |
ACR220E |
67～75 |
|
2AA7 |
2AA7-1～8 |
出線 |
ACR220E |
COM10 |
51～58 |
|
2AA6 |
2AA6-1～8 |
出線 |
ACR220E |
59～66 |
|
2AA5 |
2AA5-1～8 |
出線 |
ACR220E |
67～74 |
|
2AA4 |
2AA4 |
聯絡 |
ACR220E |
60 |
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2AA1 |
2AA1 |
2#進線 |
ACR220ELH |
61 |
|
G1 |
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1#電源進線 |
微機保護 |
COM3 |
1 |
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G2 |
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1#變壓器出線 |
微機保護 |
2 |
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G3 |
|
聯絡 |
微機保護 |
3 |
|
G5 |
|
2#變壓器出線 |
微機保護 |
4 |
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G6 |
|
2#電源進線 |
微機保護 |
5 |
2 用戶需求
網球中心承擔著亞運會網球比賽的重擔，其對供配電系統的穩定性，安全性要求極高。因此建設一套高效、穩定、可靠的電力監控系統對于比賽的順利進行起著非常重要的作用。電力監控系統工作站，實現對網球中心所有回路設備的運行狀態的進行檢測、預警，故障分析、統計輸出；
網球中心屬于廣州奧林匹克中心，系統設計將網球中心電力監控數據通過奧體中心內部局域網，將數據通過Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數據中心，同時在廣州市供電局10樓設置電力監控系統工作站，數據通過網絡公司局域網，通過廣東省104規約傳輸至供電局調度中心。從多方位，全角度，深層次來確保亞運供電萬無一失。
3 設計方案
3.1 主要設計參考依據
IEC870-1 《遠動設備及系統總則一般原理和指導性規范》
IEC870-4 《遠動設備及系統性能要求》
IEC870-5 《遠動設備及系統傳輸規約》
DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
GB/50198-94 《監控系統工程技術規范》
3.2 系統的網絡構成
本系統采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
整套電力監控系統監控管理部分包括監控管理主機、打印機、UPS電源等；該配電系統分成兩個部分：10KV高壓配電系統以及380V低壓配電系統，相應的一次設備安裝在高低壓電氣柜、溫控箱以及低壓配電柜內，多功能網絡儀表、微機綜合保護裝置以及變壓器溫控儀均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網，接入通訊管理機，并由通訊管理機接入電力監控主機。數據在電力監控主機以Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數據中心，同時在廣州市供電局10樓設置電力監控系統工作站，數據通過網絡公司局域網，通過廣東省104規約傳輸至供電局調度中心。
3.3 軟件設計
Acrel-2000電力監控軟件是對現場儀表電能數據進行采集與電能數據管理的專用軟件，系統為智能化網絡電力監控系統，系統綜合應用計算機網絡、通訊、數據庫、數值處理等多種現代信息技術，是電力系統的基礎和重要組成部分。軟件組態靈活、實用性強、操作簡單、易于維護和擴展性強。它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，能夠滿足企業節能的要求，而且可利用網絡通訊和IT信息處理技術，有效的加強碼頭的內部管理，提升碼頭的科學管理決策速度和準確度。
系統依據客戶的需求進行設計，實現了配電監測、實時數據顯示、負荷趨勢
分析、光字牌狀態指示、電能數據報表、負荷趨勢報表等功能
人機交互
圖2所示為本系統配電監測界面，顯示了當前各回路設備運行狀態及電力參數的實時顯示。實時顯示網球中心10KV各回路三相電壓、電流；并顯示當前回路斷路器分合閘狀態，另外對于設備通訊故障以及負荷越限等非常規狀態進行聲光報警，提醒工作人員及時發現并處理突發事件，消除隱患，確保所有設備在安全穩定的環境下運行，
數據采集
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層的測控裝置采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態、溫度以及進線回路各分次諧波等數據。
數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢、分析。避免了運行保障團隊直接去配電室查看配電系統運行狀態，確保在最短時間發現并排除故障。
故障報警及事故追憶查詢
在配電系統發生運行故障時，會及時發出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因，記錄如圖3所示：
用戶權限管理
可根據用戶要求添加和刪除軟件的用戶數量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。
運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況、方便管理員掌握用電設備的運行狀況，對存在故障隱患的設備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學合理的改進，如圖4所示
數據報表查詢
為了更加直觀的顯示各回路運行的歷史數據，本系統開發出了報表查詢功能，可以通過時間設定窗口，查詢任意一段時間內的或者任意時間點的電度或者電流數據。為用戶提供了準確的歷史數據查詢。
其他功能
除此之外，本系統還具有重要回路詳細電參數實時顯示。可以顯示1#進線、2#進線及兩路發電機進線的2~31次諧波的報表及棒圖查詢；顯示高壓回路中設備的各種運行狀態。
4系統特點
系統的軟硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟硬件設計選擇工業級標準，可靠性非常高；整個系統的智能控制終端，遠程智能通訊控制器全部由16位微機組成，這種集散型控制系統速度快，實時性好，通訊可靠；智能控制終端自帶CPU，采集周期短，實時性強，系統冗余度高；各個子系統都是獨立工作，互不影響；并且和子系統都實現了模塊化，進一步提高了整個系統的安全及可靠性。
5總結
本文介紹了廣州亞運會網球中心電力監控系統的總體結構以及實現功能。在系統投資運營以后，成功經歷了亞運會網球比賽的各階段賽事。如今亞運已經成為了歷史，網球中心也成了廣大網球愛好者的新坐標。網球中心電力監控系統也將繼續它的光榮使命，為廣大網球愛好者提供安全、穩定的用電保障。
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