安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：本文介紹基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和電力監(jiān)控儀表，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理的自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性報(bào)警，避免因停電造成醫(yī)療事故，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡(jiǎn)明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電力監(jiān)控軟件；四遙單元；及時(shí)性報(bào)警；應(yīng)用

0   概述
       當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實(shí)現(xiàn)分散供電，給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理帶來(lái)了很多的不便，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測(cè)量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢(shì)，配電系統(tǒng)運(yùn)行中的各種問(wèn)題可以通過(guò)微機(jī)解決。

       智能化配電系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化管理。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信與程序控制及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。

本文以哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡(jiǎn)單介紹以下變電站的智能化管理。

1   系統(tǒng)分析

       哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院始建于1949年，是集醫(yī)療、教學(xué)、科研為一體的大型綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院。作為黑龍江全省較大的醫(yī)療中心，醫(yī)療專(zhuān)科設(shè)置齊全，技術(shù)力量雄厚。醫(yī)院設(shè)有門(mén)診部、住院處、急診急救中心、遠(yuǎn)程會(huì)診中心等業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)，共有87個(gè)臨床科室，24個(gè)醫(yī)技科室，擁有開(kāi)放床位3,524張。2009年門(mén)、急診量達(dá)164萬(wàn)人次，出院人數(shù)11.8萬(wàn)人次，手術(shù)量近5.8萬(wàn)例次。醫(yī)院同時(shí)承擔(dān)著副省級(jí)以上領(lǐng)導(dǎo)及重要外賓的保健、診療任務(wù)。

       哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目是2010年7月份開(kāi)始的項(xiàng)目，旨在通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)哈醫(yī)大一院的故障報(bào)警檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性，避免因停電造成醫(yī)療事故。

       項(xiàng)目啟動(dòng)前買(mǎi)方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣(mài)方設(shè)計(jì)參考。賣(mài)方按照買(mǎi)方的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測(cè)；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢(xún)與打印；系統(tǒng)負(fù)荷等主要功能，實(shí)際細(xì)化功能賣(mài)方可以根據(jù)買(mǎi)方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。

       整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于報(bào)告廳和外科樓的地下一層的動(dòng)力中心中。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了哈醫(yī)大一院2個(gè)樓內(nèi)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性報(bào)警。設(shè)計(jì)方案為2個(gè)樓內(nèi)的2個(gè)配電室，儀表數(shù)據(jù)通過(guò)485接口，MODBUS通訊協(xié)議經(jīng)數(shù)據(jù)采集器輸送到值班室主機(jī)。

2   系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)  

       本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

       現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為：PZ系列多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和ARTU四遙單元。這些裝置分別對(duì)應(yīng)安裝在電氣柜內(nèi)，經(jīng)RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。

       網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控管理層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

       站控管理層設(shè)備為：高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

       以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡(jiǎn)單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾的能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，傳輸距離為1.2km。

3  Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案

       Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等）對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)*相同，通過(guò)“組態(tài)”的方式可以縮短自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高集成效率。

       該系統(tǒng)實(shí)施后，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)用電設(shè)備的一次系統(tǒng)圖顯示，進(jìn)線回路電能報(bào)表、以及進(jìn)線回路的負(fù)荷用電趨勢(shì)、所有回路的分合閘斷電報(bào)警、圖表分別見(jiàn)圖1、2、3、4。

圖1系統(tǒng)一次圖

系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的狀況，在斷電或分合閘時(shí)一次圖上綠色刀閘會(huì)自動(dòng)變?yōu)榧t色而且會(huì)有提示框彈出并伴隨聲音報(bào)警。 

圖2 實(shí)時(shí)電參量

實(shí)時(shí)電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢(xún)、打印及導(dǎo)出。

圖3報(bào)警查詢(xún)

分合閘報(bào)警信息：各重要回路分合閘遙信報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警及歷史報(bào)警查詢(xún)。

圖4 彈出式提示框

彈出式提示框：彈出式提示框可顯示回路名稱(chēng)，故障報(bào)警原因。

系統(tǒng)特點(diǎn)

       通訊線接點(diǎn)少，畫(huà)面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

4   結(jié)束語(yǔ)

       在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實(shí)施簡(jiǎn)明，投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。