朱祝豐 師晴晴
江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214405;
摘要：介紹蘇州中潤廣場電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，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)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000/3000型電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。
關(guān)鍵詞：CBD;蘇州中潤廣場;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng);電能管理系統(tǒng)
0 概述
蘇州中潤廣場，又名蘇州中心，目前是蘇州主城區(qū)高樓，擁有228米的超高層主樓地標建筑，總規(guī)模36萬平方米的都會地標綜合體項目。規(guī)劃有如下業(yè)態(tài)：環(huán)球主題購物中心、璞御公館——酒店式公寓、***寫字樓、豪宅--世界公館、文體會展中心等5大主要產(chǎn)品業(yè)態(tài)。
該項目位于蘇州主城區(qū)的吳中區(qū)CBD核心位置，三面臨路一面臨水,北側(cè)是寶帶東路大道，臨近地鐵3，4號線的交匯樞紐，南側(cè)隔著文曲路與吳中區(qū)區(qū)政府相望，西面東苑路旁是吳中區(qū)人民大會堂和人民廣場，東面隔著天然河道與文體會展中心相鄰。項目靠近市中心縱貫主城區(qū)南北的“人民路-東吳北路”黃金商道，在此區(qū)域內(nèi)吳中區(qū)政府將巨資打造CBD核心商業(yè)，未來合計將有100萬平方米商業(yè)商務(wù)建筑群陸續(xù)建成，目前已有近50萬平方米的商業(yè)體量規(guī)劃成型，建成之后，這里將形成主城區(qū)的新商圈——吳中商圈。
該項目的商業(yè)規(guī)劃為8萬平方米的環(huán)球主題購物中心，共分為南北兩大區(qū)域，中間以挑高5層的穹頂廣場作為連接。南區(qū)位于主樓裙房的1至5層，是以百貨類為主的“生活休閑區(qū)”( Life Hub);北區(qū)是以國際一線品牌為主的“精品購物區(qū)”( fashion center)，其中地下一層定位為大型超市，已與全球的知名賣場沃爾瑪合約協(xié)商簽署中。此外商業(yè)部分還包括有以時尚店鋪為主的商業(yè)步行內(nèi)街和以**餐飲為主的沿河商業(yè)街的部分。商業(yè)部分全部采取統(tǒng)一招商、統(tǒng)一經(jīng)營、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù)的專業(yè)化管理模式，中潤·蘇州中心為所售商鋪提供五年管家式運營服務(wù)。
本項目為蘇州中潤廣場電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對蘇州中潤廣場的一個高壓室、一個發(fā)電機房和五個低壓變電所(南區(qū)變電所、北區(qū)變電所、地下一層商務(wù)變電所、16層變電所和28層變電所)內(nèi)的高壓柜、低壓配出線進行電力監(jiān)控，以保證用電的**、可靠和。
Acrel-2000/3000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)蘇州中潤廣場的一個高壓室、一個發(fā)電機房和五個低壓變電所(南區(qū)變電所、北區(qū)變電所、地下一層商務(wù)變電所、16層變電所和28層變電所)的10/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理;監(jiān)控范圍為地下一層高壓室的高壓柜，柴油發(fā)電機房配電屏，南區(qū)變電所的N1、N2、N3、N4變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，北區(qū)變電所的B1、B2、B3、B4變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，地下一層商務(wù)變電所的S1、S2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，16層變電所的BG1、BG2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，28層變電所的GS1、GS2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有393只儀表(其中包括21只ACR230ELH、356只ACR220EL和16只ABB綜保)，分18條總線，其中高壓室2條總線、發(fā)電機房1條總線、南區(qū)變電所4條總線、北區(qū)變電所4條總線、地下一層商務(wù)變電所2條總線、16層變電所2條總線、28層變電所2條總線，5個低壓變電所之間距離較遠，采用光纖組網(wǎng)連接，后通過網(wǎng)線拉至值班室連接到監(jiān)控主機實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。
本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層;如圖(1)所示：
圖(1)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
間隔設(shè)備層主要為：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。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：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。
站控管理層：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。
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)高傳輸速率為10Mbps。
RS485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，大傳輸距離為1.2km。
2 電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能
2.1 數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)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(shù)COSφ、電度Epi、遠程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)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(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。
2.3 歷時事件
歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。
2.4 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.5 用戶權(quán)限管理
針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的**，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。
2.6 運行負荷曲線
負荷趨勢曲線功能主要負責(zé)定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線;對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
2.7 遠程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。
3 案例分析
蘇州中潤廣場電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)分一個高壓室、一個發(fā)電機房和五個低壓變電所(南區(qū)變電所、北區(qū)變電所、地下一層商務(wù)變電所、16層變電所和28層變電所)，本項目針對這一個高壓室、一個發(fā)電機房和五個低壓變電所的10/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與電能管理;監(jiān)控范圍為地下一層高壓室的高壓柜，柴油發(fā)電機房配電屏，南區(qū)變電所的N1、N2、N3、N4變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，北區(qū)變電所的B1、B2、B3、B4變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，地下一層商務(wù)變電所的S1、S2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，16層變電所的BG1、BG2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜，28層變電所的GS1、GS2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。
進線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、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，它能測量所有常規(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、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。
重要配出回路采用ACR220EL系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要測量所有常規(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。
高壓側(cè)實時畫面見圖(2)，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在高壓系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路高壓進線和出線的運行參數(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、有功電度及變壓器溫度。
圖(2) 高壓系統(tǒng)一次圖
低壓配電二次圖見圖(3)，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，主要包括：開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警;斷路器變位時會發(fā)出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
圖(3)低壓配電二次圖
遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能。見圖(4)和圖(5)。
圖(4) 實時遙信報警信息
圖(5)歷史遙測報警信息查詢
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。該報表查詢供兩個變電所4臺變壓器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及變壓器溫度。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。見圖(6)。
圖(6) 參數(shù)抄表
用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，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，顯示健身中心某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖(7)。
圖(7) 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)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖(8)和圖(9)。
圖(8)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖一
圖(9)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖二
負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進線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)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖(10)。
圖(10)趨勢曲線圖
4 結(jié)束語
隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為國內(nèi)各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000/3000電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)在蘇州中潤廣場的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變電所高低壓配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行**、可靠、穩(wěn)定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。[2]
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)
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