淘寶城配套商住電力監控系統的設計與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

【摘要】：用戶側配電系統的智能化、精細化、無人值守是當下配電管理的必然趨勢。針對用戶側的配電進線回路，設計安裝智能儀表，再通過后臺系統來實時監測各用能回路的工作狀態；并記錄各個回路的電力參數。通過實時監控用能以及相關電力參數、提高用能安全、可靠及維護效率、降低維護的人工成本、實現了配電系統監控的無人值守。通過用能的實時監測，數據的采集及存儲，明確用戶的電能使用水平以及配電系統的運行狀態，為用戶節約電力維護成本、物業的管理提供數據依據，后期亦可根據對配電系統的運行數據的分析制定相應的配電系統維護方案。現就淘寶城配套商住電力監控系統項目中使用的ACREL-2000電力監控系統對用戶側用能智能化做一簡要介紹。

【關鍵詞】：電力監控 無人值守 配電維護 智能配電系統 配電自動化

1 項目概述及建設目標

  淘寶城配套商住大樓在一次系統的設計上已經很好的保證了大樓供電可靠性，但是還需要對供電系統進行實時的監控以及用電管理，這樣才能對供電系統可能存在的安全隱患和重要設備運行狀況有清楚、及時的了解，同時指導各用電設備合理用電，為建設綠色大樓打下堅實的基礎。配電系統運行維護人員對供配電系統要求有以下幾點：
  1提高供電系統的安全可靠性并長期保持，確保重要場所供電的連續性； 
  2)實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障； 
  3)減少系統線損，提高功率因數； 
  4)對各部門、各區域用電情況及時掌握，并能給出指導性意見 ； 
  5)提高供配電系統自動化和運行效率，節省人力.

2 電力監控系統的設計

  在監控管理系統的設計中，充分考慮了大樓自身特性，以及用電系統的實際結構、電力系統的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇管理設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時也有利于系統功能的實現，自動化電力監控軟件需要簡單易操作且符合相關規范標準。
2.1 電力監控設備的選擇
  對供電安全可靠性要求包括對供電系統實時的了解、對故障快速的反應和對意外停電能在短的時間內恢復供電，因此需要對10kV配電回路配置微機保護裝置，實時監控10kV回路的運行狀況，并且在40ms內對發生的異常情況或者嚴重故障做出快速反應，通過聲光告警信號或直接切除嚴重故障點，避免事故發生和已發生的事故范圍擴大；通過I/O模塊以及變壓器溫控器記錄所有斷路器、變壓器、設備的運行狀況，比如開關開斷次數統計、變壓器溫度等等設備信息，建立設備維護維修檔案，避免因為設備故障導致意外停電；通過多功能計量表計，實時記錄各用電設備用電信息；通過無功補償控制器，實時監控供配電系統功率因數，當系統功率因數降低時通過自動投電容器來進行就地無功補償。
2.2 電力監控系統網絡構成
  系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為三層：監控層、通訊網絡層和現場控制層。系統使用高可靠性工業控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。
  監控層包括工程師站和遠動通信站，包含監控計算機、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電能管理軟件，其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取通訊管理機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內數據嚴格按照各種標準進行計量，搭建完整的計量體系，用戶只需查找打印即可，大的方便了操作，提高了工作效率。

通訊網絡層包括通訊管理機、網絡交換機等設備，網絡結構如下圖所示：

 

2.3 主要設計參考標準
  GBT 14598.300-2008 《微機變壓器保護裝置通用技術要求》
  DL/T 5430-2009 《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》
  GB/T 50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
  《電網公司十八項電網重大反事故措施》
  DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
  ISO/IEC11801 《綜合布線標準》
2.4 電力監控系統軟件功能設計
  系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

3 系統功能

  上位機軟件采用ACREL-2000電力監控系統，通過軟件進行設備配置、數據庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監控及電力監控的功能。
3.1 功能特點
  ACREL-2000電力監控系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠的特點。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統具有人機界面友好，顯示數據直觀，方便用戶查閱。
3.2 軟件功能：
3.2.1運行系統
  軟件的界面可以根據項目的特點和客戶的要求來設計。初始界面為“登錄界面”，客戶需通過用戶名，輸入相應密碼，方能進入本系統。界面如圖2所示。

圖2登陸界面

3.2.2通訊示意圖
  通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統與儀表的通訊是否正常。通過界面模塊顏色的變化來反映整個系統各個監控點位的運行狀態。界面如圖3所示。

圖3 通訊示意

3.2.3 監測詳圖
  監測詳圖反應了整個系統配電回路名稱，相應的配電體系以及回路的主要電參量。通過實時數據的顯示，直觀反映本項目各個監測回路的運行數據，便于管理者實時了解系統運行狀態。界面如圖4所示。

圖4 監測詳圖

3.2.4 參數抄表
  參數報表反映了本項目監測回路的在過去某時間點的運行數據，通過當前或者過去某時間點的實時參量數據反映回路狀態。主要的數據包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無功功率，功率補償因數，頻率。界面如圖5所示

圖5 參數抄表

3.2.5 電能報表
  電能報表是對用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以實現系統運行期間的任意時間段內的月抄表，日抄表，小時抄表等功能，且可以Excel形式導出或打印。界面如圖6所示。

圖6 電能報表

4 結束語
  淘寶城配套商住電力監控系統實現用電數據的實時采集、存儲、顯示、導出。項目從配電系統的搭建，到后期調試，系統數據的核對，整個過程我方提供了相應階段的技術zhichi。本系統在設計、安裝、調試的同時，也是對建筑的配電架構的詳細梳理，通過對用能情況的細致分類，明確建筑內配電體系的運作模式和狀態。滿足了客戶相關的定制化需求，為客戶提供了多樣性的數據分析處理方式，以及導出方式，便于后期物業的相關管理，提高為客戶服務的效率。
  除此之外系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示業主各配電回路的電能使用狀況、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，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、研究制定相應的用能服務計劃。該系統運行安全、可靠、穩定，為配電系統終端用戶實現各個配電回路的工作狀態實時監測、重要電參量實時顯示的功能，為后期物業管理者的配電系統維護提供了真實可靠的數據依據。
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.電力儀表在大型商業酒店電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6
作者簡介：
劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電