周菁

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰

摘要

    介紹上海市環境監測中心，采用綜合保護裝置、智能電力儀表、直流屏、變壓器溫控儀，采集配電現場的各種電參量和狀態信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控與電能管理系統實現變電所變配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：上海市環境監測中心； 10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000型；電力監控系統。

0 概述 

    上海市環境監測中心始建于1983年，是從事環境監測的公益性科學技術單位，隸屬于上海市*，業務上受中國環境監測總站的指導，屬全國環境監測一級站。

    上海市環境監測中心主要承擔上海市行政管轄范圍的環境質量監測和污染源監測工作，包括水、大氣環境質量、土壤、固體廢棄物、環境噪聲以及一些敏感地區的環境監測工作，如飲用水源取水口等。為本市的環境管理和決策提供技術監督、和技術服務，是全市環境監測系統的網絡中心、技術中心、信息中心和培訓中心。

    三江路地塊上海市環境監測中心置換遷建業務用房工程位于徐匯區漕河涇街道301街坊(龍漕路三江路口),本工程基地面積約為8000平方米,擬建總面積為23760平方米,本建筑分為綜合業務樓、實驗樓、大氣監測樓、輔助業務樓。

    本項目承接其變配電所電力監控系統，本變配電所由兩路10KV供電，經一臺負荷1250KVA變壓器及一臺負荷1600KVA的變壓器變壓后,對上海市環境監測中心的綜合業務樓、實驗樓供電。

1 需求分析

    現場共有一座變電室。系統需要實現數據集中管理、分析處理。要求如下：

    關于變配電監控系統：

    設置變配電監控系統用于對智能設備的實時監控。監控系統包含監控主機、八通道通訊管理機、電源隔離模塊、工業網絡交換機、通訊機柜、數據處理工作站、配電管理系統軟件、UPS、打印機等設備。監控系統通過現場總線與站內設備聯接，以保證通訊質量。監控主機硬件采用品牌工業計算機，CPU主頻應不低于2.0Hz，內存容量應不低于2GB,硬盤容量應不低于500GB。監控主機應采用LED顯示器，尺寸不小于19寸。打印機:A4幅面黑白激光打印機。

    系統性能要求如下：

    系統應采用全中文界面顯示。從數據采集裝置輸入值越死區到運行工作站CRT顯示≤5s。從數據采集裝置輸入狀態量變位到運行工作站CRT顯示≤3s。全系統實時數據掃描周期≤3s。畫面整幅調用響應時間實時畫面≤2s,其他畫面≤3s。畫面實時數據刷新周期≤4s。I/O測控單元加入突變量至數據處理和通信裝置MODEM或網關機出口時間：遙測為≤3s,遙信為≤2s。具有與第三方通訊功能 。

    儀表要求：

    功能：測量三相交流電流、相/線電壓、有功/無功功率、有功/無功電度、功率因數、頻率等；外部提供電源DC220V±25%；精度等級：電壓、電流0.2級，有功功率0.5級，有功電度1級；通訊端口：RS485通訊；通訊協議：Modbus協議；

    通訊頻率：4800/9600bps。變配電監控系統品牌的選用與電力儀表、網絡通訊管理機應為同一個廠家生產，選用上海安科瑞產品。

    本技術條件適用于上海市環境監測中心的變配電室。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，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

2  系統方案

    監控系統主要實現對上海市環境監測中心變配電進行用電監控與電能管理。監控范圍為變配電所10KV綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀、低壓多功能儀表。系統接入變配電所10KV綜合保護裝置2臺、直流屏1臺、變壓器溫控儀2臺、低壓多功能儀表69臺,共分6條總線(綜合保護裝置采用超五類網線通訊)，總線直接接入本變電所內數據采集器,超五類網線直接接入本變電所內網絡交換機，從而在監控主機上實現總線上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

系統網絡拓撲圖

1）站控管理層

    站控管理層針對電能管理系統的管理人員，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）網絡通訊層

    通訊層主要是由ANet通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成。ANet通訊管理機主要功能是監測現場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現場設備層

    現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協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控主機進行組網，實現遠程監控。

智能儀表現場連接示意

    現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數量小于32只(鑒于以往經驗,一根總線儀表數量越少,反應時間越快,建議一條總線20塊儀表左右)，然后將數據上傳至Anet通訊管理機(注:綜保采用超五類網線進行通訊)，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示： 

3  系統功能

功能特點

    本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統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。

登錄管理

    為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經*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、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。

配電監測界面管理

登陸主界面

    菜單切換界面排布的按鈕為系統各個功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進入相應的功能界面。

高壓系統展示

低壓配電展示

    可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：三相電流，功率因數等。

    通過其他設備參數查看，界面可顯示溫控儀及直流屏實時采集的數據。

溫控儀及直流屏界面

通訊狀態

    實時顯示接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構，可在線診斷系統網絡通訊狀態，發生網絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，對出現異常的設備及時維護，保證系統的穩定運行。   

通訊狀態圖

    綠色表示通訊正常，紅色表示儀表通訊出線故障。及時通知維系人員進行查詢故障原因。

電參量報表

     實時電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實時數據庫。能夠直觀的查看個回路的當前用電情況。

電能報表

    以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

日、月、年報表工具

報表格式

    用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現系統運行期間的任意時間段內的各回路用電，可方便查詢。

    該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

負荷曲線

    對配電系統總進線回路（或重要負荷的出線）設計了負荷曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。

負荷曲線功能

    曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，可顯示進線回路的一天曲線；

    負荷曲線可以幫助用戶進行電能質量分析和故障分析。

報警及事件

實時報警

    實時報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會在系統運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

    可查詢到過去任意時間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

4  結束語

    在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在上海市環境監測中心的應用，可以實現對變電所供配電回路用電的實時監控，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、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，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，該系統運行安全、可靠、穩定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的企業效益。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10