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安科瑞 師晴晴

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：介紹中鐵上海設計院集團有限公司新建科研設計生產(chǎn)用房工程，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)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電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

關鍵詞：中鐵上海設計院集團有限公司新建科研設計生產(chǎn)用房工程，西云樓，10KV變配電所，綜合保護裝置，智能電力儀表，Acrel-2000，電力監(jiān)控系統(tǒng)

0 概述 

本項目位于上海市閘北區(qū)共和新路1265號，西至共和新路，北至上海藍天綠地，東至上海教學設備公司和田路倉庫，南至鳳凰股份四廠。

項目塔樓共18層，地下一層（局部地下二層），建筑高度79.8米。裙房共四層，建筑高度16.95米。本項目建筑基地面積6652平方米，總建筑面積25500.9平方米，其中地上建筑面積20071.9平方米。本項目容積率為3.0，建筑密度為26.5，綠地率為2.5%。

本項目承接其變配電站電力監(jiān)控系統(tǒng)搭建，該項目總共有2路10KV進線，經(jīng)2臺1250KVA變壓器對整棟建筑進行供電，變配電站內綜合保護裝置、多功能儀表等設備采用RS485總線組網(wǎng)接入變配電站內的數(shù)據(jù)采集箱，通過超五類線將數(shù)據(jù)傳輸至值班室后臺。

1 需求分析

電力監(jiān)控系統(tǒng)需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理。軟件功能要求如下：

電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱等信息。

對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。

對各回路儀表進行實時通訊狀態(tài)顯示。

多用戶權限管理，便于分級操作。

本技術條件適用于中鐵上海設計院集團有限公司新建科研設計生產(chǎn)用房工程的變配電室。供方產(chǎn)品應具有高性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產(chǎn)品應至少滿足本技術條件，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  技術標準

本技術規(guī)范書引用的和行業(yè)標注如下：

ISO/IEC11801 《綜合布線標準》

GB/50198 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

GB50054-2011 《低壓配電設計規(guī)范》

IEC 61587 《電子設備機械結構系列》

DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術規(guī)范》

DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

3  系統(tǒng)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對中鐵上海設計院集團有限公司新建科研設計生產(chǎn)用房工程變配電進行用電監(jiān)控與電能管理。監(jiān)控范圍為變配電所的綜合保護裝置2臺、PZ系列多功能儀表90臺。綜合保護裝置、PZ系列多功能儀表通過485總線接入本變電所內數(shù)據(jù)采集器，再經(jīng)過超五類網(wǎng)線上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

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，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表、綜合保護裝置組成，儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

智能儀表現(xiàn)場連接示意

現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數(shù)量在25只左右，然后將數(shù)據(jù)上傳至串口服務器，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

4  系統(tǒng)功能

功能特點

本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的保障。

主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為高等級用戶，高一級用戶可添加、刪除下一級別的用戶。

配電監(jiān)測界面

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。

主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、三相電流、三相線電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

配電監(jiān)測功能

詳細電參量查詢

在配電一次圖中，當鼠標移動到每個回路附近時，鼠標指針變?yōu)槭中危髽藛螕艨刹榭丛摶芈吩敿氹妳⒘浚ㄈ嚯娏鳌⑷嚯妷骸⑷嗫傆泄β省⒖偀o功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時相電流趨勢曲線及7天相電流趨勢曲線。

配電回路詳細信息

通訊狀態(tài)

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢近更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電能報表

安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

電流越限設置

對配電系統(tǒng)每個回路設計了電流越限設置。便于配電維護人員及時根據(jù)現(xiàn)場用電需求變更用電電流設置限值，當發(fā)生電流越限，及時控制回路用電，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。

電流越限設置

報警及事件

實時報警

實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

通過調節(jié)開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

5  結束語

在當今配電設施的應用中，變電所的配電性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在中鐵上海設計院集團有限公司新建科研設計生產(chǎn)用房工程的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、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、語音提示、短信報警燈，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，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[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