安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹上海財經(jīng)大學35/10KV變電站，采用智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海財經(jīng)大學35/10KV變電站;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0  概述 

    上海財經(jīng)大學學校校園占地總面積766畝（全日制學生人均37平方米），有一個主校區(qū)和兩個分校區(qū)。其中，主校區(qū)是全日制本碩博學生和留學生教育基地，由連成一片的國定、武川、武東校區(qū)組成。主校區(qū)位于楊浦大學城，毗鄰復旦大學、同濟大學、第二軍醫(yī)大學等學府。中山北一路校區(qū)是高層次人才在職培訓基地。

    上海財經(jīng)大學新建35KV變電站項目位于上海市國定路777號，臨近政立路武川路交界。該變電站為武川路校區(qū)學生宿舍及其周邊區(qū)域和設備供電。

    本次項目為上海財經(jīng)大學新建35KV變電站部分的電力監(jiān)控系統(tǒng)。

1  需求分析

    現(xiàn)場為一座35/10KV變電站。電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、電流越限值等信息。

    對各回路電力儀表的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

    對各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時間段內(nèi)符合客戶管理需求的用電報表。

    本技術(shù)條件適用于上海財經(jīng)大學的35/10KV配電室低壓柜。供方產(chǎn)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(chǎn)品應至少滿足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)上海財經(jīng)大學35/10KV變電站的變配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡柜、饋線柜儀表進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。系統(tǒng)接入變電站26只久電儀表10KV多功能電力儀表EP301,4只35kv綜保Sepam z82,12只10KV綜保Sepam S20,2只高壓溫控儀及1只直流屏，分9條總線，總線直接接入本變電所內(nèi)的采集設備；值班室位于變電所內(nèi)，總線直接上傳至變電所主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

    現(xiàn)場拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

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。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

    通訊層是由儀表總線經(jīng)后232/485轉(zhuǎn)換器，連接至后臺主機的232串口，從而將智能電力儀表的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)后臺。

    通訊層的主要功能是實現(xiàn)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，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

    低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、功率因數(shù)、頻 率、有功電度、無功電度。

3  系統(tǒng)功能

功能特點

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖顯示及報表顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

用戶管理

    為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統(tǒng)管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、報表管理。

通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)功能說明

    實時顯示接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可在線診斷系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統(tǒng)維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，調(diào)查故障原因，對出現(xiàn)異常的設備及時維護，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

配電監(jiān)測

配電監(jiān)測功能說明

詳細參數(shù)

    上圖所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測界面，實時顯示配電室各回路三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、率因數(shù)，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)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，提醒值班人員及時處理故障，降低事故發(fā)生率。

運行記錄

運行記錄功能說明

該功能為客戶需求，能為工程師提供實時和歷史的電流電壓溫控儀等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的匯總并及時給出。

電參量報表

電參量報表功能說明

    實時電力參數(shù)的存儲和歷史電力參數(shù)的管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到實時數(shù)據(jù)庫。在監(jiān)控畫面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數(shù)等，并通過報表方式顯示出來?？梢酝ㄟ^對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。

電能報表

電能報表功能說明

    為了實現(xiàn)對本樓內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設計了電能管理報表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，呈現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的各回路用電，每個進線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內(nèi)，可方便查詢和打印，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設和制度的建立，，有效的節(jié)約了能源消耗。

電流曲線

電流曲線功能說明

    對配電系統(tǒng)總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統(tǒng)負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權(quán)益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調(diào)整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。電流曲線可以幫助用戶進行電能質(zhì)量分析和故障分析。

報警及事件

遙測實時報警功能

    本系統(tǒng)提供遙信實時報警功能，分別對監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量和遙信量的數(shù)據(jù)判斷，并提供電流或者電壓越限報警功能。

遙測歷史報警事件查詢

    本系統(tǒng)提供過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息的查詢服務，包括遙測報警和遙信報警，內(nèi)容為具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

4  結(jié)束語

    在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海財經(jīng)大學35KV變電站的應用，可以實現(xiàn)對變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(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)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、短信報警燈，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，為學校解決用電計量問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的效益。