电力监控系统在淄博运动员公寓智能配电系统中的应用

0　 概述
　　当前，国内很多建筑配电仍普遍采用箱式变电站配以低压电缆分接箱实现分散供电，给整个系统的运行管理带来了很多的不便，计算机技术和网络通信技术日趋成熟，配电系统测量、控制等功能的智能化、网络化已是发展的必然趋势，配电系统运行中的各种问题可以通过微机全面解决。
　　智能化配电系统由开关配以具有通信功能的智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现对分散分布的低压电缆分接箱内开关设备运行的自动化管理。系统可实现数据的实时采集、数字通信与程序控制及设备维护信息管理等功能。
　　本文以淄博运动员公寓（后改名为齐盛国际宾馆）电能管理系统为例子，简单介绍以下变电站的智能化管理。

1　 系统分析
　　山东省第22届运动会将于9月19日在淄博举行，淄博运动员公寓正是为此服务的。
　　据悉，为保证第十一届全运会和第二十二届山东省运动会的召开，淄博市运动员公寓作为两运会服务的体育配套项目，从去年开始进入论证阶段。经多次论证，今天，中国建筑方面的专家组成的评审团开始对方案进行评审。据了解，根据淄博市城市总体规划与淄博市新区发展规划，淄博市运动员公寓将建于淄博新城区核心区内，在规划政务区东北角，中润大道南面，西十路西面，整体呈现南高北低。运动员公寓预计总用地面积约22公顷，总建筑面积121660平方米，地上　　　建筑面积为102922平方米，地下建筑面积为18738平方米，绿化率达到65％。
　　在整体布局上，淄博市运动员公寓采用园林式分散组合形式，兼顾独立和联系；建筑以现代的北方园林建筑风格为主，兼顾实用与创新；环境的创造以北方现代园林形式为基础，兼顾传统与特色。特别是在节能设计上，本着“超低能耗，自然通风，天然采光，健康空间，再生能源，智能控制”的原则，外墙门窗均采用高效保温隔热系统，有效提高维护结构的性能；在建材选用上，采用轻质新型隔墙材料，减少建筑自重，节约结构构件用料。
　　淄博运动员公寓电力监控和电能管理项目是2010年7月份开始的项目，旨在通过该系统实现运动员公寓电力系统的集中管理和检测，实现远程智能化配电系统。
　　项目启动前买方需提供配电系统一次系统图、平面图、二次系统图等，以供卖方设计参考。卖方按照买方的实际需求和智能元器件的功能，完成系统的设计，主要功能为：一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录，系统运行异常监测；故障报警及操作记录；电能报表查询与打印；系统负荷、用户权限管理等主要功能，实际细化功能卖方可以根据买方的使用习惯和需求做可行性修改。
　　整个系统采用网络分布式结构，监控主机位于2#楼前面地下一层的动力中心中，其他5个配电室分别位于1#、2#、3#、4#地下一层（其中3#有南北两个配电室）。该项目实现了淄博运动员公寓4个楼内电力系统的智能管理。设计方案为4个楼内的5个配电室，通过光电转换器经过光纤拉倒2#楼前面地下一层的动力中心。5个配电室现场放置通讯机柜，仪表数据通过485接口，MODBUS通讯协议经光电转换器输送到动力中心。

2　 系统的结构
　　本系统采用分层分布式计算机网络结构即间隔层、通讯层和站控层如下图所示：

图1　网络拓扑图

　　隔层主要的设备为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
　　中间层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
　　站控层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户，同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备，实现远程遥控功能。
　　以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。

3　 Acrel-3000电力监控组态软件解决方案
　　Acrel-3000电力监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以缩短自动化工程师的系统集成的时间，提高集成效率。
　　该系统实施后，实现了各类用电设备的一次系统图显示、各回路实时电参量遥测、重要回路电能报表、以及进线回路的负荷用电趋势、重要回路的分合闸报警、用户权限管理等功能，图表分别见图2、3、4、5、6、7。

图2　系统一次图

　　系统一次图：直观地显示低压系统各回路的三相电流及运行状况。

图3　实时电参量

　　实时电参量：低压各回路三相电流、电压、功率、频率、电能数据等查询、打印及导出。

图4　电能报表

　　电能报表：重要回路电能按时间短进行查询计算、打印、导出。

图5　趋势曲线

　　趋势曲线：各进线回路及重要出线回路电流负荷趋势曲线历史记录查询。

　图6　分合闸报警信息

　　分合闸报警信息：各重要回路分合闸遥信报警，实时报警及历史报警查询。

图7　用户权限管理

　　用户权限管理：用户可配置不同用户权限，增减用户，修改密码等。
　　系统特点：通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况，同时系统操作简单，方便用户使用，各种功能可根据用户的需求灵活变化，系统的设计快捷方便，修改软件也不繁琐。

4　 结束语
　　在电力监控系统中配置网络电力仪表，具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。

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