电力监控系统在陈家镇滨江生态休闲运动居住社区4号地块应用

摘要

介绍崇明省陈家镇滨江生态休闲运动居住社区4号地块（凯悦酒店），采用智能电力仪表，采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-2000型电力监控与电能管理系统实现变电所配电回路用电的实时监控和管理。

0 概述

崇明岛地处长江口，是中国第三大岛，素来被誉为“长江门户，东海瀛洲"，也是世界上最大的河口冲积岛和沙岛。由世界500强中化集团旗下方兴地产与世界著名的高端酒店管理集团凯悦酒店集团强强联手建设的崇明金茂凯悦酒店，位于上海崇明岛中国国家地质公园东滩湿地项目内，占地约5万平方米，总建筑面积约18万平方米。酒店由美国JWDA建筑师事务所、WILSON和贝尔高林分别担纲建筑设计、室内设计和景观设计，充分发挥生态资源优势，成为崇明生态岛上首个五星级酒店。

崇明金茂凯悦酒店以现代中式风格为整体建筑格调，与周边生态环境自然融合，在时尚现代的基础上融入上海本土元素和度假风格，拥有餐饮、游泳池、健身等多项休闲娱乐设施，同时宴会、大型会议等星级配套一应俱全，提供全方位礼宾服务。同时酒店将与建设中的72洞海岛高尔夫球场、国际赛事级马球场、海船级游艇码头、东滩水世界主题乐园、直升飞机停机坪、国际会议中心和高端别墅群等一起，共同打造出世界级的高端旅游度假胜地。

崇明金茂凯悦酒店东南侧运动会所地下一层设有一座开关站，与周边酒店距离主变方向大于12 米，侧变方向大于8 米，不会对附近游客产生影响，周围电磁场环境为一级安全区。

本次项目为崇明金茂凯悦酒店的高压和低压变电所部分的电力监控系统。

1 需求分析

现场共有一座变电所分为高压和低压两部分。电力监控系统需要实现数据集中管理、分析处理。软件大概功能要求如下：

电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。各回路子画面上显示该回路各电参量、回路名称、电流越限值及开关状态等信息。

对各回路的电流绘制趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况。

对各回路的电能集抄功能，并可生成时间段内符合客户管理需求的用电报表。

本技术条件适用于崇明省陈家镇滨江生态休闲运动居住社区4号地块（凯悦酒店）的配电室低压柜以及高压柜。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅限于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

2 系统方案

监控系统主要实现崇明省陈家镇滨江生态休闲运动居住社区4号地块（凯悦酒店）变电所的10/0.4kV配电系统进行用电监控与电能管理。监控范围为变电所T1、T2、T3、T4变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜及高压侧仪表进行远程实时监控和电能管理。系统接入181只多功能电力仪表，分9条总线，值班室位于本变电所内，总线直接接入值班室内采集设备，从而在监控主机上实现总线上仪表与监控主机的数据连通。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

网络拓扑图

1）站控管理层

站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。

2）网络通讯层

通讯层主要是由NPORT5630-16串口服务器、以太网设备及总线网络组成。NPORT5630-16串口服务器主要功能是监测现场智能仪表；以太网设备及总线网络的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。

3）现场设备层

现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，经通讯服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程控制。

智能仪表现场连接示意

现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能仪表数量在20只左右，然后将数据上传至串口服务器NPORT5630-16，进而将数据上传至当地监控终端。具体连接示意图如下所示：

低压进线和馈线回路采用多功能仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。

3 系统功能

功能特点

本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠。通过相应快捷按钮即可进入相应的系统功能模块；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统提供了友好的人机交互界面，一切操作均可在界面上进行，而且具有远程显示功能。

登录界面

进入软件，输入对应的密码登录后，进入监控系统界面，查看监控数据。用户名分为“管理员"和“操作员"，两者权限不同，操作员只能操作部分功能，管理员拥有最高权限。

整个界面设计为三块，标题界面、配电系统界面和菜单切换界面。

菜单切换界面

在软件窗口最底部设计为菜单切换界面，该界面排的7 个按钮为系统各个功能切换按钮。

配电监测

配电监测功能说明

详细参数

对于每个整个配电结构显示在界面上，可查看个配电回路的分布和连接情况以及主要的电参量。主要数据包括：三相电流，三相电压，进线回路的功率、电能、功率因数、回路名称，和出线回路的电流。

在管理员身份登录权限下，可在系统中直接对回路名称进行修改，并且可以在界面中查看三相表的详细参数。本项目将有多张系统图，通过点击窗口正下方的不同的系统图名称进行画面切换。

配电监测菜单栏

系统图的各个回路图标和母线图标在没有通电时会显示绿色，上电后会显示红色，以此区分。

通讯状态

通讯状态功能说明

在通讯状态界面，能够看到整个系统采用已变压器为干线的分布式网络结构，具有系统网络诊断功能。能实时监控系统网络通讯状态，出现网络故障时，系统自动显示故障线路及具体单元。

电参量报表

电参量报表功能说明

设置时间控件的时间，可以查询历史某时刻的各个回路的电参量报表。主要数据包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率补偿因数、电能。该报表包含所有的回路。帮助用户了解每个时刻系统运行中是否出现电压不稳定，电流越限，功率、功率因数是否符合要求。以次为依据，对系统进行更好的管理和优化。多张表格可在表页最下端选择切换。

该报表可以以电子表格的方式导出和具备打印功能。

电能报表

电能报表功能说明

对用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以呈现系统运行期间的任意时间段内的各回路用电，每个进线回路及它所带的出线回路制作在一张表内，可方便查询。多张表格可在表页最下端选择切换。

通过调节开始时间和结束时间，即可显示此时间段内的用电量，也可以以电子表格的形式导出和打印。

电流曲线

电流曲线功能说明

选择一个回路后，回路名称会在窗口上方显示。曲线图表的X 轴表示时间跨度，Y 轴表示量程。可显示选定回路的一天和七天的历史曲线显示；也可显示过去一天和七天时间段内的选定回路的电流趋势曲线。同时可任意放大选定区域内的曲线。

电流曲线可以帮助用户进行电能质量分析和故障分析。

报警及事件

实时报警

遥测/遥信实时报警功能

实时报警窗口分为“遥测实时报警"和“遥信实时报警"，分别监测系统所采集的遥测量和遥信量。报警窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。

当有电流或者电压越限，并且触及报警界限时，“相应实时报警"窗口就会自动弹出，并以红色字体显示具体的报警信息：回路名、越限的电参量、报警值等。

历史报警

报警历史查询

通过调节开始时间和结束时间，即可查询到过去任意时间段内的系统报警信息，包括遥测报警和遥信报警，还包括具体的报警时间，报警类型，报警内容等。

用户管理

用户管理功能说明

用户管理界面为用户提供了3 项与用户身份和管理有关的功能。“用户登录"可以实现登录用户身份的切换；已登录用户可以通过“用户注销"删除登录用户的身份；“管理员"可以通过“用户配置" ，修改所有用户的登录密码；"管理员“可以使用“添加删除"增添用户身份，也可以删除已有的用户身份。在界面中还有最小化及退出2 个快捷功能。当选择退出时，系统将弹出。

4 结束语

在当今配电设施的应用中，酒店的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在崇明省陈家镇滨江生态休闲运动居住社区4号地块（凯悦酒店）的应用，可以实现对变电所供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框、语音提示、短信报警灯，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为工厂解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的企业效益。

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10

作者简介：

周菁，女，汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统

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