安科瑞 繆凱倫

摘要：介紹政治學院，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網的方式，組網后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)配電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：政治學院 ;配電所 ;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);

0   概述

政治學院位于上海市松江區(qū)。2000年5月，學校由上海指揮學校更名為上海指揮學院；2006年9月，由上海指揮學院改建為上海政治學院，成為部隊的一所政治院校。1995年在部隊初級指揮院校開辦大專教育，1998年承辦本科教育，2002年獲得軍事學學士學位授予權。2007年，整體搬遷至新校區(qū)。學院新址位于上海市松江區(qū)與青浦區(qū)的交界處，規(guī)劃占地面積400畝，新校區(qū)毗鄰松江大學城，三面環(huán)水，環(huán)境優(yōu)美。學院設置有160余畝的專業(yè)化靶場和訓練基地。圖書館建筑面積1200余平方米，共有藏書近20萬冊、專業(yè)報刊雜志155種、電子圖書60000多冊，電子期刊1500多種。

本次項目承接其變配電的電力監(jiān)控系統(tǒng)，包括1個35/10kV變電站，3個10/0.4kV變配電所，監(jiān)控主機位于35/10kV主站監(jiān)控室內。

1   需求分析

為保證生產管理用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對生產現(xiàn)場的高低壓配電柜、供電變壓器等電氣設備進行電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改。

本技術條件適用于政治學院的變配電所。供方產品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不僅僅于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(shù)據(jù)。

支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實現(xiàn)以下功能：

各設備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內的統(tǒng)計、計算。統(tǒng)計各分站及整體的用電量。

數(shù)據(jù)查詢與展示

要求能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

權限管理

要求對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

參數(shù)設置

可通過采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。

故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握變配電站實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2  系統(tǒng)方案

安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)政治學院現(xiàn)場實際情況，整體網絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至配電所的通訊管理機然后直接接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機，保障了配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)結構圖

現(xiàn)場變配電所共計2只RET541差動保護裝置，15只REX521線路保護裝置，15只EM智能儀表，8只ACR230ELH多功能表，272只PZ96L-E4，2只溫控儀，1個直流屏。總共分為31條RS485總線接至變配電所的六臺通訊管理機，通訊管理機直接通過超五類網線接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機。

1）站控管理層

站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在政治學院工程中主要指置于變配電站內監(jiān)控室的監(jiān)控主機。

2）網絡通訊層

通訊層主要是由ANet-2S6六臺、以太網設備及總線網絡組成。ANet-2S6通訊管理機主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由差動保護裝置、線路保護裝置、溫控儀、直流屏和智能儀表組成，智能設備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網，實現(xiàn)遠程控制。

智能裝置現(xiàn)場連接示意

現(xiàn)場裝置以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能裝置數(shù)量20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至通訊管理機ANet-2S6，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

通訊線路連接示意圖

35kV回路采用RET541差動保護裝置和REX521線路保護裝置，兩者構成35kV回路的主保護。

10kV回路采用REX521保護裝置和EM智能儀表，REX521主要構成10kV回路的進線保護，電容保護和變壓器保護；EM智能儀表主要對10kV進出線回路電參量進行監(jiān)測。

0.4kV進線回路采用ACR230ELH多功能智能儀表，出線回路采用PZ96L-E4智能儀表，兩者都是針對電力系統(tǒng)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網絡電力儀表，能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

所有智能設備均能通過總線傳輸滿足與監(jiān)控主機數(shù)據(jù)交互的要求。

3  系統(tǒng)功能

配電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測配電所所有回路的運行狀態(tài)。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

配電所一次系統(tǒng)圖

回路詳細電參量

事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

報警功能實時查詢

參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢政治學院配電所變壓器進出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

電參數(shù)抄表

用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，也可以另存到其他位置以供其他用途。 如下圖所示：

電能報表

系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。綠色表示通訊正常，灰色表示通訊異常，紅色表示通訊未綁定。下圖為變配電站通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

趨勢曲線可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進行趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

斷路器分合閘遙控操作，安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持對斷路器分合閘進行遠程遙控操作。系統(tǒng)具有嚴格的密碼保護和操作權限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)均對操作人、操作時間及操作類型進行記錄，自動生成遙控操作記錄。實現(xiàn)該功能需要斷路器本身帶電操機構、微機保護裝置帶遙控功能等硬件設備的支持。如下圖：

斷路器分合閘遙控操作

4  結束語

在當今配電設施的應用中，公建高校建筑群項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在政治學院的應用，可以實現(xiàn)對配電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與通訊管理機、計算機等組成提供電能管理功能。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配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框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為大型公建解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。