行政中心電力監(jiān)控系統(tǒng)設計方案

海門位于著名的長江三角洲，建縣于公元958年（后周顯德5年），因出江入海之門戶而得名，素有"棉糧故里、濱江樂土"之稱。

海門行政中心電力監(jiān)控和電能管理項目是2009年7月份開始的項目，旨在通過該系統(tǒng)實現(xiàn)行政中心A樓，B樓，H樓和主樓電力系統(tǒng)的集中管理和檢測，實現(xiàn)遠程智能化配電系統(tǒng)。該項目實現(xiàn)了海門行政中心4座樓內電力系統(tǒng)的智能管理。設計方案為4個樓內的4個配電室，通過光電轉換器經過光纖拉倒主樓地下一層的配電中心。4個配電室現(xiàn)場放置通訊機柜，儀表數據通過485線通過MOXA串口服務器，光電轉換器輸送到配電中心。

1　 系統(tǒng)結構

Acrel-3000電力監(jiān)控軟件是對現(xiàn)場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件，最大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，只要將其預設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。比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態(tài)”的方式大大縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成時間，提高了集成效率。海門行政中心變配電系統(tǒng)拓撲結構如圖1。

圖1　變配電系統(tǒng)拓撲結構圖

系統(tǒng)采用分布式結構，按功能或區(qū)域進行劃分，模塊化設計。整個系統(tǒng)分為三層，即站控管理層、網絡通訊層、現(xiàn)場設備層。

1.1 現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層主要任務是將現(xiàn)場的各種配電系統(tǒng)的運行參數進行采集和測量，并將采集和測量的各種數據經網絡通訊層傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)。其中主樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC、ACR330EL/KC可編程智能電測表共96塊；A樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共63塊；B樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共59塊；H樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共105塊。上述設備均相互獨立完成各自的功能，不依賴主控計算機運行，具備RS-485 通信接口，通過現(xiàn)場的RS-485總線將檢測到的各項電參數和狀態(tài)信號實時傳輸到中間層的數據處理單元—串口服務器。

ACR系列可編程智能電測表，該系列儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議；也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出；或帶開關量輸入／輸出，繼電器報警輸出等功能。

1.2 網絡通訊層

網絡通訊層位于現(xiàn)場層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務器。通訊服務器負責把現(xiàn)場層儀表采集的數據經過網絡通信聯(lián)接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現(xiàn)場層的橋梁。

1.3 站控管理層

主控層位于主樓地下一層變配電室內，配置高性能、高可靠性工業(yè)級計算機、UPS不間斷電源、打印機等。Acrel-3000電力監(jiān)控軟件安裝在主控計算機上，通過軟件的人機界面和各種管理功能實現(xiàn)對整個行政中心的實時監(jiān)控和報表管理。

海門行政中心的值班室位于主樓負一層變配電室內，配置一臺工業(yè)網絡交換機；A樓變配電室現(xiàn)場采用8根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；B樓變配電室現(xiàn)場采用6根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；H樓變配電室現(xiàn)場采用5根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；再通過交換機把數據傳輸到工控機。

2　 電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)依據客戶實際需求進行設計，并實現(xiàn)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(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打??；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

2.1 數據采集與處理

數據采集是配電監(jiān)控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)等數據。

數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

2.2 人機交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示等。

2.3 故障報警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間，以被用戶查詢，追憶故障原因。

2.4 數據庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.5 運行負荷曲線

定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。

2.6 電能成本管理

自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計，同時生成日、月、年報表。

3　 案例分析

海門行政中心低壓配電系統(tǒng)主要有10臺10/0.4 kV配電變壓器，本系統(tǒng)主要負責對低壓進線及相應配出回路的實時動態(tài)監(jiān)測。
　　
進線回路采用ACR330EL/KC，它能測量三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能等多種電參量，并帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,帶RS485通訊接口。

配出回路采用ACR220EL/KC，它能測量三相電流，帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，帶RS485通訊接口。

低壓配電系統(tǒng)主要監(jiān)測運行設備的電參量，其中包括：進線三相電流，功率，功率，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流，見圖2。