監(jiān)控技術(shù)在公寓智能配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 概述

當前，國內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實現(xiàn)分散供電，給整個系統(tǒng)的運行管理帶來了很多的不便，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢，配電系統(tǒng)運行中的各種問題可以通過微機全面解決。智能化配電系統(tǒng)由開關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)對分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開關(guān)設(shè)備運行的自動化管理。系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信與程序控制及設(shè)備維護信息管理等功能。 本文以淄博運動員公寓(后改名為齊盛國際賓館)電能管理系統(tǒng)為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。

2 系統(tǒng)分析

山東省第22屆運動會將于9月19日在淄博舉行，淄博運動員公寓正是為此服務(wù)的。 據(jù)悉，為保證第十一屆全運會和第二十二屆山東省運動會的召開，淄博市運動員公寓作為兩運會服務(wù)的體育配套項目，從去年開始進入論證階段。經(jīng)多次論證，今天，中國建筑方面的專家組成的評審團開始對方案進行評審。據(jù)了解，根據(jù)淄博市城市總體規(guī)劃與淄博市新區(qū)發(fā)展規(guī)劃，淄博市運動員公寓將建于淄博新城區(qū)核心區(qū)內(nèi)，在規(guī)劃政務(wù)區(qū)東北角，中潤大道南面，西十路西面，整體呈現(xiàn)南高北低。運動員公寓預(yù)計總用地面積約22公頃，總建筑面積121660平方米，地上建筑面積為102922平方米，地下建筑面積為18738平方米，綠化率達到65％。 在整體布局上，淄博市運動員公寓采用園林式分散組合形式，兼顧獨立和聯(lián)系；建筑以現(xiàn)代的北方園林建筑風格為主，兼顧實用與創(chuàng)新；環(huán)境的創(chuàng)造以北方現(xiàn)代園林形式為基礎(chǔ)，兼顧傳統(tǒng)與特色。特別是在節(jié)能設(shè)計上，本著“超低能耗，自然通風，天然采光，健康空間，再生能源，智能控制”的原則，外墻門窗均采用高效保溫隔熱系統(tǒng)，有效提高維護結(jié)構(gòu)的性能；在建材選用上，采用輕質(zhì)新型隔墻材料，減少建筑自重，節(jié)約結(jié)構(gòu)構(gòu)件用料。 淄博運動員公寓電力監(jiān)控和電能管理項目是2010年7月份開始的項目，旨在通過該系統(tǒng)實現(xiàn)運動員公寓電力系統(tǒng)的集中管理和檢測，實現(xiàn)遠程智能化配電系統(tǒng)。 項目啟動前買方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣方設(shè)計參考。賣方按照買方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計，主要功能為：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(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打?。幌到y(tǒng)負荷、用戶權(quán)限管理等主要功能，實際細化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習慣和需求做可行性修改。 整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機位于2#樓前面地下一層的動力中心中，其他5個配電室分別位于1#、2#、3#、4#地下一層(其中3#有南北兩個配電室)。該項目實現(xiàn)了淄博運動員公寓4個樓內(nèi)電力系統(tǒng)的智能管理。設(shè)計方案為4個樓內(nèi)的5個配電室，通過光電轉(zhuǎn)換器經(jīng)過光纖拉倒2#樓前面地下一層的動力中心。5個配電室現(xiàn)場放置通訊機柜，儀表數(shù)據(jù)通過485接口，MODBUS通訊協(xié)議經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器輸送到動力中心。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

拓撲圖隔層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。 中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。 站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設(shè)備，實現(xiàn)遠程遙控功能。 以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

3 Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案

Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用(例如趨勢曲線、報警等)對遠程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，提高集成效率。

該系統(tǒng)實施后，實現(xiàn)了各類用電設(shè)備的一次系統(tǒng)圖顯示、各回路實時電參量遙測、重要回路電能報表、以及進線回路的負荷用電趨勢、重要回路的分合閘報警、用戶權(quán)限管理等功能，圖表分別見圖2、3、4、5、6、7。

圖2、系統(tǒng)一次圖

系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的三相電流及運行狀況。

圖3 實時電參量

實時電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢、打印及導(dǎo)出。