安科瑞 繆凱倫
摘要：介紹政治學(xué)院，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)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電所配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞：政治學(xué)院 ;配電所 ;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);
0 概述
政治學(xué)院位于上海市松江區(qū)。2000年5月，學(xué)校由上海指揮學(xué)校更名為上海指揮學(xué)院；2006年9月，由上海指揮學(xué)院改建為上海政治學(xué)院，成為部隊(duì)的一所政治院校。1995年在部隊(duì)初級指揮院校開辦大專教育，1998年承辦本科教育，2002年獲得軍事學(xué)學(xué)士學(xué)位授予權(quán)。2007年，整體搬遷至新校區(qū)。學(xué)院新址位于上海市松江區(qū)與青浦區(qū)的交界處，規(guī)劃占地面積400畝，新校區(qū)毗鄰松江大學(xué)城，三面環(huán)水，環(huán)境優(yōu)美。學(xué)院設(shè)置有160余畝的專業(yè)化靶場和訓(xùn)練基地。圖書館建筑面積1200余平方米，共有藏書近20萬冊、專業(yè)報刊雜志155種、電子圖書60000多冊，電子期刊1500多種。
本次項(xiàng)目承接其變配電的電力監(jiān)控系統(tǒng)，包括1個35/10kV變電站，3個10/0.4kV變配電所，監(jiān)控主機(jī)位于35/10kV主站監(jiān)控室內(nèi)。
1 需求分析
為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實(shí)時監(jiān)控。需要對生產(chǎn)現(xiàn)場的高低壓配電柜、供電變壓器等電氣設(shè)備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進(jìn)行整改。
本技術(shù)條件適用于政治學(xué)院的變配電所。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。
數(shù)據(jù)采集
自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。
支持實(shí)時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。
支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)實(shí)時顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。
數(shù)據(jù)分析與處理
數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：
各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內(nèi)的統(tǒng)計、計算。統(tǒng)計各分站及整體的用電量。
數(shù)據(jù)查詢與展示
要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。
數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。
權(quán)限管理
要求對不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。
系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。
參數(shù)設(shè)置
可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護(hù)整定值。
故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握變配電站實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。
2 系統(tǒng)方案
安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)政治學(xué)院現(xiàn)場實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至配電所的通訊管理機(jī)然后直接接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)，保障了配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
現(xiàn)場變配電所共計2只RET541差動保護(hù)裝置，15只REX521線路保護(hù)裝置，15只EM智能儀表，8只ACR230ELH多功能表，272只PZ96L-E4，2只溫控儀，1個直流屏。總共分為31條RS485總線接至變配電所的六臺通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)直接通過超五類網(wǎng)線接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)。
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(jī)交互的直接窗口。在政治學(xué)院工程中主要指置于變配電站內(nèi)監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由ANet-2S6六臺、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。ANet-2S6通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)分站與主站之間的數(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(dá)到了無人值守的目的。
3）現(xiàn)場設(shè)備層
現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由差動保護(hù)裝置、線路保護(hù)裝置、溫控儀、直流屏和智能儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
智能裝置現(xiàn)場連接示意
現(xiàn)場裝置以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能裝置數(shù)量20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至通訊管理機(jī)ANet-2S6，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：
通訊線路連接示意圖
35kV回路采用RET541差動保護(hù)裝置和REX521線路保護(hù)裝置，兩者構(gòu)成35kV回路的主保護(hù)。
10kV回路采用REX521保護(hù)裝置和EM智能儀表，REX521主要構(gòu)成10kV回路的進(jìn)線保護(hù)，電容保護(hù)和變壓器保護(hù)；EM智能儀表主要對10kV進(jìn)出線回路電參量進(jìn)行監(jiān)測。
0.4kV進(jìn)線回路采用ACR230ELH多功能智能儀表，出線回路采用PZ96L-E4智能儀表，兩者都是針對電力系統(tǒng)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。
所有智能設(shè)備均能通過總線傳輸滿足與監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)交互的要求。
3 系統(tǒng)功能
配電所實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時監(jiān)測配電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：
配電所一次系統(tǒng)圖
回路詳細(xì)電參量
事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：
報警功能實(shí)時查詢
參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢政治學(xué)院配電所變壓器進(jìn)出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示
電參數(shù)抄表
用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，也可以另存到其他位置以供其他用途。 如下圖所示：
電能報表
系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。綠色表示通訊正常，灰色表示通訊異常，紅色表示通訊未綁定。下圖為變配電站通訊狀態(tài)示意圖。
通訊結(jié)構(gòu)示意圖
趨勢曲線可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時和歷史趨勢曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)行趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：
趨勢曲線圖
斷路器分合閘遙控操作，安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持對斷路器分合閘進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對于每次遙控操作，系統(tǒng)均對操作人、操作時間及操作類型進(jìn)行記錄，自動生成遙控操作記錄。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身帶電操機(jī)構(gòu)、微機(jī)保護(hù)裝置帶遙控功能等硬件設(shè)備的支持。如下圖：
斷路器分合閘遙控操作
4 結(jié)束語
在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，公建高校建筑群項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在政治學(xué)院的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對配電所供配電回路用電的實(shí)時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與通訊管理機(jī)、計算機(jī)等組成提供電能管理功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時顯示配電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為大型公建解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。
