安科瑞 繆凱倫 陳聰 陳正

摘要：介紹百事亞洲研發(fā)中心，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)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(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：百事亞洲研發(fā)中心 ;配電所 ;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);

1  需求分析

為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的低壓配電柜、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(shí)在線(xiàn)監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)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(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢(shì)曲線(xiàn)功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。

本技術(shù)條件適用于百事亞洲研發(fā)中心的變配電所。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(mǎn)足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。

支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

支持多線(xiàn)程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見(jiàn)。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

統(tǒng)計(jì)各分站及整體的用電量。

數(shù)據(jù)查詢(xún)與展示

要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端查詢(xún)和各級(jí)管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對(duì)比分析，各類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)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(hù)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(duì)不同用戶(hù)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(hù)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(guò)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(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)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)百事亞洲研發(fā)中心現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至配電所的數(shù)據(jù)采集器然后直接接至開(kāi)閉所的監(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(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

現(xiàn)場(chǎng)變配電所共計(jì)9只ACR330EL/H，61只ACR220EL，4只M5綜合保護(hù)裝置，分為5條RS485總線(xiàn)接至變配電所的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器直接通過(guò)超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)接至值班室的監(jiān)控主機(jī)。

1）站控管理層

站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在百事亞洲研發(fā)中心工程中主要指置于配電所的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由Nport5610-8一臺(tái)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成。Nport5610-8數(shù)據(jù)采集器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線(xiàn)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(wú)人值守的目的。

3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)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。

智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)采集器Nport5610-8，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：

進(jìn)出線(xiàn)回路均采用ACR多功能液晶顯示儀表，其是針對(duì)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(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測(cè)量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無(wú)功電度。

3  系統(tǒng)功能

配電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(xiàn)和出線(xiàn)的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)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(wú)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(duì)查詢(xún)時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)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(bào)警功能實(shí)時(shí)查詢(xún)

諧波監(jiān)測(cè)功能，主要對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時(shí)采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。能夠以列表方式和柱狀圖方式顯示三相電壓、三相電流的2-31次諧波含量百分比及總諧波含量的百分比。

諧波監(jiān)測(cè)

參數(shù)抄表功能，主要對(duì)低壓各出線(xiàn)回路的電參數(shù)進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢(xún)，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢(xún)百事亞洲研發(fā)中心配電所變壓器進(jìn)出線(xiàn)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(bào)表各回路名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示

電參數(shù)抄表

用電量報(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢(xún)，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)表各回路名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報(bào)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(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。綠色表示通訊正常，紅色表示通訊故障。下圖為配電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

負(fù)荷趨勢(shì)曲線(xiàn)界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)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(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)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(shì)曲線(xiàn)圖

4  結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，公建辦公大樓項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電能管理系統(tǒng)在百事亞洲研發(fā)中心的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線(xiàn)、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(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。