安(ān)科(kē)瑞 陳(chén)聰 周潔 陳正(zhèng) 於(yú)洋(yáng)

摘(zhāi)要(yào)：介(jiè)紹 蘇州市(shì)藝(yì)術學(xué)校(xiào)電(diàn)能(néng)管理(lǐ)係統，采用智能(néng)電(diàn)力(lì)儀表采(cǎi)集配電現場的各(gè)種(zhǒng)電參量(liáng)和開關信號。係統采用(yòng)現場就地(dì)組網的(dí)方式，組網後通(tōng)過(guò)現場總(zǒng)綫通(tōng)訊並遠(yuǎn)傳至(zhì)後台(tái)，通過Acrel-3000型電能管(guǎn)理係統實(shí)現配電回路用電(diàn)的實(shí)時監控和(hé)電(diàn)能管理。

關鍵詞：學(xué)校;蘇州市藝術(shù)學校電(diàn)能(néng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng);變(biàn)電(diàn)所;智能電力(lì)儀表;Acrel-3000型；電能管理(lǐ)係統

0  概(gài)述 

      蘇州市藝術學校(xiào)電(diàn)能管(guǎn)理係統(tǒng)項目(mù)位於(yú)江(jiāng)蘇州市高(gāo)新(xīn)區(qū)濱河路1859號(hào)。本項(xiàng)目為(wéi)蘇(sū)州藝術(shù)學校電能(néng)管(guǎn)理係統。根(gēn)據(jù)配(pèi)電係統(tǒng)管理(lǐ)的要求，需(xū)要對蘇(sū)州藝術(shù)學校(xiào)的(dí)一個(gè)主變電所(suǒ)內的低(dī)壓配進出(chū)綫回(huí)路進行(háng)電能管(guǎn)理，以保證用電的安全，可靠。

      Acrel-3000型低(dī)壓智(zhì)能(néng)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)，對變(biàn)配電係統進(jìn)行分散(sàn)數(shù)據采(cǎi)集和(hé)集(jí)中(zhōng)監控(kòng)管(guǎn)理。對配電係統的(dí)二次(cì)設備(bèi)進(jìn)行組網(wǎng)，通(tōng)過計(jì)算機和(hé)通(tōng)訊網(wǎng)絡，將(jiāng)分(fēn)散(sàn)的配電(diàn)所的(dí)現(xiàn)場設備(bèi)連接為一個有機(jī)的(dí)整體(tǐ)，實(shí)現電網運(yùn)行的遠程(chéng)監(jiān)控和集(jí)中管(guǎn)理。

1  係(xì)統結構描(miáo)述

    本監控係(xì)統(tǒng)主要實現蘇州藝術學校(xiào)一個變電所的0.4kV配電係統(tǒng)進行(háng)用(yòng)電監控與電能(néng)管理。該係統(tǒng)總(zǒng)計(jì)有29隻(zhī)儀表（其中(zhōng)包括2隻ACR220ELH，27隻(zhī)PZ72L-E4/KCP），分(fēn)2條總(zǒng)綫，直接(jiē)拉至變電(diàn)所(suǒ)值班室監控主機(jī)，實現總(zǒng)綫上(shàng)儀表(biǎo)與監(jiān)控主(zhǔ)機的數據連通(tōng)。

本(běn)監控係統采用(yòng)分層(céng)分(fēn)布(bù)式結構(gòu)，即站(zhàn)控層(céng)，通訊層(céng)與間隔層(céng)；

如(rú)圖（1）所示(shì)：

圖(tú)（1）網絡(luò)拓(tuò)撲(pū)圖(tú)

    間隔(gé)設備(bèi)層主要(yào)為(wéi)：多功(gōng)能(néng)網絡電力(lì)儀(yí)表(biǎo)。這些裝置分別對應相(xiāng)應的一(yī)次設備(bèi)安裝在電(diàn)氣櫃內，這(zhè)些裝(zhuāng)置均(jūn)采(cǎi)用(yòng)RS485通訊接口，通(tōng)過現場MODBUS總(zǒng)綫組(zǔ)網通(tōng)訊(xùn)，實(shí)現數據現(xiàn)場(cháng)采集。

    網(wǎng)絡通訊層主(zhǔ)要為：通(tōng)訊(xùn)服(fú)務(wù)器(qì)，其(qí)主(zhǔ)要功(gōng)能(néng)為(wéi)把分(fēn)散(sàn)在現場采(cǎi)集(jí)裝置(zhì)集中(zhōng)采(cǎi)集(jí)，同時(shí)遠傳(chuán)至站控(kòng)層(céng)，完(wán)成(chéng)現場層(céng)和站(zhàn)控(kòng)層之間的數據(jù)交互。

    站控管理層(céng)：設(shè)有高(gāo)性(xìng)能(néng)工(gōng)業計(jì)算(suàn)機(jī)，顯(xiǎn)示(shì)器，UPS電源(yuán)，打印機(jī)等設備(bèi)。監控係(xì)統安裝(zhuāng)在計算機(jī)上，集中(zhōng)采集顯(xiǎn)示現(xiàn)場(cháng)設(shè)備運行狀(zhuàng)況，以(yǐ)人(rén)機交(jiāo)互(hù)的(dí)形(xíng)式(shì)顯示給用戶。

    以(yǐ)上網絡儀表均采(cǎi)用(yòng)RS485接(jiē)口(kǒu)和(hé)MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽(bì)綫傳輸(shū)，一般(bān)都采用二(èr)根(gēn)連綫，接(jiē)綫簡單方(fāng)便；通訊接(jiē)口是半(bàn)雙工(gōng)通(tōng)信即(jí)通信的雙方都可以接收，發送(sòng)數據但(dàn)是在(zài)同一時刻(kè)隻能發送或(huò)接(jiē)收(shōu)數(shù)據，數據(jù)傳輸(shū)速(sù)率(shuài)為10Mbps。 RS485接(jiē)口是(shì)采(cǎi)用平衡驅動器和(hé)差(chà)分接收器的組合，抗(kàng)噪聲幹(gān)擾的能(néng)力(lì)增(zēng)強，總綫上(shàng)允許連接多(duō)達32個設(shè)備(bèi)，傳(chuán)輸距離(lí)為(wéi)1.2km。

2  電(diàn)力(lì)監控係(xì)統(tǒng)主(zhǔ)要功(gōng)能(néng)

    2.1  數(shù)據采集與(yǔ)處理

    數據采(cǎi)集(jí)是配電監控的(dí)基礎，數據(jù)采(cǎi)集(jí)主(zhǔ)要(yào)由底層(céng)多功能網絡儀表采(cǎi)集完成(chéng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數據(jù)的本地(dì)實時(shí)顯(xiǎn)示。需(xū)要(yào)完(wán)成采集(jí)的信號(hào)包括(kuò)：三相電(diàn)壓U，三(sān)相(xiāng)電流I，頻率Hz，功率P，功(gōng)率因(yīn)數COSφ，電度(dù)Epi，遠程設備(bèi)運行狀(zhuàng)態(tài)等數據。

    數據處理主(zhǔ)要是(shì)把按(àn)要求(qiú)采(cǎi)集到的電參(cān)量實時(shí)準確(què)的顯示(shì)給(gěi)用(yòng)戶(hù)，達到(dào)配電(diàn)監控的自動(dòng)化(huà)化(huà)和智能(néng)化要求(qiú)， 同時把(bǎ)采集到的數(shù)據存(cún)入(rù)數(shù)據(jù)庫供用戶(hù)查詢。

    2.2  人機交(jiāo)互

    係統提(tí)供簡單(dān)，易用，良好的用(yòng)戶使(shǐ)用(yòng)界(jiè)麵。采用全中文界麵(miàn)，CAD圖形(xíng)顯(xiǎn)示(shì)低(dī)壓配電(diàn)係統電(diàn)氣一(yī)次主接(jiē)綫圖，顯示(shì)配電係(xì)統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行(háng)參(cān)數，畫(huà)麵(miàn)定(dìng)時輪巡切換(huàn)；畫麵實時(shí)動態刷新(xīn)；模擬(nǐ)量(liáng)顯(xiǎn)示；開關(guān)量(liáng)顯示(shì)；連(lián)續記錄(lù)顯(xiǎn)示等。

    2.3  歷時(shí)事件

    歷時事件(jiàn)查看(kàn)界麵主要(yào)為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的(dí)故(gù)障記錄(lù)，信(xìn)號記錄(lù)，操作(zuò)記(jì)錄(lù)，越限(xiàn)記錄提(tí)供方(fāng)便友(yǒu)好(hǎo)的(dí)人機(jī)交(jiāo)互，通(tōng)過歷史(shǐ)事件(jiàn)查(chá)看平(píng)台，您(nín)可以(yǐ)根據(jù)自(zì)己(jǐ)的(dí)要(yào)求和查詢(xún)條件方便定(dìng)位(wèi)您(nín)所(suǒ)要(yào)查(chá)看(kàn)的歷(lì)史(shǐ)事(shì)件，為(wéi)您(nín)把握整個係(xì)統的運(yùn)行(háng)情況提(tí)供了(liǎo)良(liáng)好(hǎo)的(dí)軟件支(zhī)持(chí)。

    2.4  數(shù)據庫建立與查詢

    主(zhǔ)要(yào)完(wán)成(chéng)遙測(cè)量(liáng)和遙(yáo)信量定時采集，並且建立(lì)數據庫，定(dìng)期生(shēng)成報表(biǎo)，以供用戶查詢打(dǎ)印(yìn)。

    2.5  用戶(hù)權限管(guǎn)理(lǐ)

    針(zhēn)對不同級別(bié)的(dí)用(yòng)戶，設(shè)置不同的權限組，防止因(yīn)人為(wéi)誤(wù)操(cāo)作給生產，生活帶(dài)來(lái)的損失，實現(xiàn)配(pèi)電(diàn)係(xì)統(tǒng)的安全，可(kě)靠(kào)運行(háng)。可(kě)以通(tōng)過用戶管理進行(háng)用(yòng)戶登(dēng)錄(lù)，用戶(hù)注銷，修改密(mì)碼，添加刪除(chú)等(děng)操作，方便用(yòng)戶(hù)對賬號(hào)和權(quán)限的修改(gǎi)。

    2.6  運(yùn)行(háng)負荷曲(qū)綫

    負(fù)荷趨勢(shì)曲綫功(gōng)能(néng)主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)綫及重要回路(lù)電流(liú)和(hé)功率(shuài)負(fù)荷(hé)參(cān)量，自(zì)動生(shēng)成(chéng)運行負(fù)荷趨(qū)勢(shì)曲(qū)綫的，方(fāng)便用戶(hù)及(jí)時了解設(shè)備的運行(háng)負荷(hé)狀(zhuàng)況。點(diǎn)擊畫(huà)麵相(xiāng)應按鈕或菜單項(xiàng)可以完成(chéng)相應(yīng)功能的(dí)切(qiē)換；可以查(chá)看(kàn)實(shí)時趨勢曲(qū)綫或(huò)歷史趨勢綫(xiàn)；對所選曲綫(xiàn)可以進行(háng)平移(yí)，縮放(fàng)，量(liáng)程變(biàn)換等操作(zuò)，幫助(zhù)用(yòng)戶進(jìn)綫趨勢分析和故障(zhàng)追(zhuī)憶，為分析整個係統(tǒng)的(dí)運行狀況提(tí)供(gōng)了直(zhí)觀而方便的軟(ruǎn)件支持(chí)。

    2.7  遠程(chéng)報表(biǎo)查詢

    報表管理程(chéng)序的(dí)主(zhǔ)要(yào)功(gōng)能是根據用戶(hù)的需要(yào)設計(jì)報表樣式，把係(xì)統中處理的(dí)數據(jù)經過(guò)篩(shāi)選，組(zǔ)合和(hé)統計生成用(yòng)戶需要的(dí)報(bào)表(biǎo)數據。本(běn)程序還可(kě)以根(gēn)據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時(shí)保存，打印或者(zhě)召(zhào)喚保存，打印模(mó)式。同(tóng)時本(běn)程序(xù)還(huán)向用(yòng)戶提供了對生成(chéng)的報(bào)表文件(jiàn)管理功能。

    報(bào)表(biǎo)具(jù)有(yǒu)自由設置查詢時間實現日(rì)，月(yuè)，年的電能(néng)統(tǒng)計，數據(jù)導出(chū)和報(bào)表打(dǎ)印(yìn)等功能(néng)。

3  案(àn)例分析(xī)

    蘇州(zhōu)藝術學校電(diàn)能管理係統共(gòng)計(jì)一個變(biàn)電所(suǒ)，本(běn)項(xiàng)目針對該(gāi)變電(diàn)所的0.4kV配電係(xì)統(tǒng)進行電能(néng)管(guǎn)理，從(cóng)而(ér)進(jìn)行遠(yuǎn)程(chéng)實時(shí)監(jiān)控和(hé)電能管理。

    配電所進綫回(huí)路采(cǎi)用ACR220ELH多(duō)功能(néng)諧波儀表，其是針對電力係統，工礦企業(yè)，公共設施，智(zhì)能(néng)大(dà)廈的電力監(jiān)控需(xū)求而(ér)設(shè)計的(dí)網絡(luò)電力儀表，它能(néng)測量所有(yǒu)常規電(diàn)力參(cān)數，如：三相電壓(yā)，電(diàn)流(liú)，有功功(gōng)率，無(wú)功功率(shuài)，功(gōng)率因(yīn)數(shù)，頻(pín)率，有(yǒu)功(gōng)電度，無功(gōng)電(diàn)度，並可監測(cè)電壓，電流的2-31次諧(xié)波分(fēn)量(liáng)等多(duō)種電(diàn)參量(liáng)。並且(qiě)本儀表帶(dài)有4路(lù)光電(diàn)隔(gé)離開關量輸入接點和(hé)2路繼電(diàn)器控(kòng)製輸出接(jiē)點，這些接(jiē)點可以配(pèi)合智能(néng)斷路器實現斷(duàn)路(lù)器的(dí)遙信，遙(yáo)控(kòng)操作(zuò)。該(gāi)係列(liè)網(wǎng)絡電力儀表主(zhǔ)要應(yīng)用(yòng)於(yú)變電(diàn)站自(zì)動化，配(pèi)電(diàn)網自動(dòng)化，小(xiǎo)區電(diàn)力監(jiān)控，工(gōng)業自動(dòng)化，能(néng)源(yuán)管(guǎn)理係(xì)統及(jí)智(zhì)能(néng)建築(zhù)等領(lǐng)域(yù)。

    重要配(pèi)出回路(lù)采用PZ72L-E4/KCP係列(liè)網絡(luò)電力(lì)儀表(biǎo)，該儀表(biǎo)主(zhǔ)要測量(liáng)所有常(cháng)規電力參數，如：三相電壓(yā)，電流(liú)，有功(gōng)功率(shuài)，無功功率，功率(shuài)因數(shù)，頻(pín)率(shuài)，有(yǒu)功電度，無功電度(dù)。

    低(dī)壓配電二次(cì)圖(tú)見(jiàn)圖(tú)（2），功能(néng)有(yǒu)電量遙測(cè)主要(yào)監(jiān)測(cè)運行(háng)設備(bèi)的(dí)電參量，其(qí)中包括：綫(xiàn)三相電(diàn)壓，電流，功率，功率(shuài)因數(shù)，電能(néng)，頻(pín)率等電參(cān)量及(jí)配出(chū)回(huí)路(lù)的三相(xiāng)電(diàn)流(liú)；遙(yáo)信(xìn)功(gōng)能(néng)實現顯示(shì)現場設備的運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，主(zhǔ)要包(bāo)括：開關(guān)的分，合閘(zhá)運行(háng)狀態和通訊故障報警；斷路(lù)器變(biàn)位時會發(fā)出報警(jǐng)信號(hào)，提醒用戶(hù)及時處理故障。

圖(tú)（2）低(dī)壓(yā)配電(diàn)二(èr)次(cì)圖(tú)

    參(cān)數抄(chāo)表(biǎo)功能(néng)，主要對低壓(yā)各出綫回路(lù)的(dí)電參(cān)數(shù)進(jìn)綫查詢(xún)。支持(chí)任(rèn)意時刻電(diàn)參(cān)數(shù)查詢(xún)，具備(bèi)數(shù)據導(dǎo)出和(hé)報表(biǎo)打印(yìn)等(děng)功能。該報表查(chá)詢供(gōng)一個變電所1台變(biàn)壓(yā)器(qì)出綫各(gè)低壓(yā)回(huí)路的(dí)電參(cān)數，主要包(bāo)括：三相(xiāng)電(diàn)流(liú)，有功功(gōng)率和有(yǒu)功(gōng)電度(dù)及(jí)變壓(yā)器(qì)溫(wēn)度(dù)。該(gāi)報(bào)表各回路(lù)名稱(chēng)和數(shù)據庫(kù)關聯(lián)，方便用戶修改(gǎi)回(huí)路(lù)名稱。見圖（3）。

圖（3） 參(cān)數(shù)抄(chāo)表

    用(yòng)電(diàn)量(liáng)報表功能(néng)，可(kě)選(xuǎn)擇時(shí)間段(duàn)進行查(chá)詢，支持任意(yì)時間(jiān)段電度累計查詢，具(jù)備(bèi)數據(jù)導(dǎo)出和報表打(dǎ)印等(děng)功能(néng)。為(wéi)值(zhí)班人(rén)員提供了(liǎo)可靠的電(diàn)能報(bào)表(biǎo)。該(gāi)報(bào)表各(gè)回(huí)路(lù)名稱(chēng)和數(shù)據庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便(biàn)用(yòng)戶修改回(huí)路名稱(chēng)。如下(xià)圖(tú)所(suǒ)示，各配(pèi)電(diàn)回路的(dí)用(yòng)電量，用(yòng)戶可以(yǐ)直接打印報表(biǎo)，可(kě)以以(yǐ)EXCEL格式另存(cún)到其(qí)他位(wèi)置。 見圖(tú)（4）。

 圖(tú)（4） 電能(néng)報(bào)表

    係統(tǒng)通訊(xùn)結構示(shì)意圖，主要(yào)顯示(shì)係(xì)統(tǒng)的組(zǔ)網(wǎng)結構(gòu)，係統采用分層分布式(shì)結構(gòu)，同(tóng)時(shí)監測(cè)間(jiān)隔(gé)層(céng)設備的(dí)通信狀(zhuàng)態(tài)。紅(hóng)色(sè)表示(shì)通訊(xùn)正常，綠(lǜ)色表(biǎo)示(shì)通(tōng)訊故障。見圖(tú)（5）。

圖（5）係統(tǒng)通訊結構(gòu)示(shì)意(yì)圖(tú)

    負(fù)荷(hé)趨勢(shì)曲綫界(jiè)麵中可直觀的查(chá)看回路(lù)的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實時(shí)和歷(lì)史(shǐ)趨勢曲綫，點(diǎn)擊(jī)畫(huà)麵相應(yīng)按(àn)鈕或(huò)菜(cài)單項(xiàng)可以完成相(xiāng)應(yīng)功能(néng)的(dí)切(qiē)換(huàn)；幫(bāng)助用戶進(jìn)綫趨勢分(fēn)析和(hé)故障(zhàng)追(zhuī)憶，具(jù)備(bèi)曲綫打印功能(néng)。為分(fēn)析(xī)整個(gè)係統(tǒng)的(dí)運行狀(zhuàng)況提(tí)供了直(zhí)觀(guān)而方(fāng)便的軟件支(zhī)持(chí)。

4  結束語

    隨(suí)著社(shè)會(huì)的發展及電(diàn)力(lì)的廣(guǎng)泛(fàn)應(yīng)用，電(diàn)力監控係統(tǒng)已(yǐ)成為(wéi)全(quán)國(guó)各(gè)地(dì)工程(chéng)項目，標誌(zhì)性建築(zhù)/大(dà)型(xíng)公共設施等(děng)大麵積多(duō)變電所用戶的(dí)必(bì)然選(xuǎn)擇，本文介紹(shào)的(dí)Acrel-2000/3000電力監(jiān)控(kòng)與電(diàn)能(néng)管理係統在蘇(sū)州(zhōu)藝術(shù)學(xué)校的應用(yòng)，可(kě)以(yǐ)實(shí)現對變電所高(gāo)低壓配(pèi)電回路(lù)用(yòng)電(diàn)的實(shí)時監控與電(diàn)能管理，不僅(jǐn)能顯示(shì)回(huí)路(lù)用電(diàn)狀(zhuàng)況(kuàng)，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器，計算機(jī)等(děng)組(zǔ)成電(diàn)力(lì)監(jiān)控係統(tǒng)。係統實現對(duì)采集數據(jù)的分析，處理，實(shí)時(shí)顯示變電所(suǒ)內(nèi)各配電回路的運行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，並生(shēng)成(chéng)各種(zhǒng)電能(néng)報表(biǎo)，分析曲綫，圖(tú)形等，便於電(diàn)能(néng)的遠程抄表以(yǐ)及分析，研究(jiū)。該係統(tǒng)運行(háng)安全，可靠(kào)，穩定，為(wéi)變電所(suǒ)用戶(hù)解決用電問題(tí)提供了真實(shí)可(kě)靠(kào)的(dí)依(yī)據(jù)，取(qǔ)得了(liǎo)較好的(dí)社(shè)會效益。