內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓電能管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
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易允恒
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
摘要：介紹內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓項(xiàng)目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué);高校用電監(jiān)控;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統(tǒng);
0概述
內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓位于內(nèi)蒙古呼和浩特市回民區(qū)新華大街5號(hào)，為響應(yīng)節(jié)能減排政策，實(shí)現(xiàn)自身成本降低，故對(duì)低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)以方便管理。
現(xiàn)需對(duì)配電室內(nèi)低壓進(jìn)出線回路上已安裝的電能表進(jìn)行遠(yuǎn)傳組網(wǎng)，終在值班室處對(duì)低壓多功能電力儀表統(tǒng)一進(jìn)行監(jiān)控。
配電室合計(jì)共有182個(gè)進(jìn)出線配電回路，各配電回路上均已安裝了我司的AMC系列多功能電力儀表；后臺(tái)主機(jī)計(jì)劃安放在值班室內(nèi)，值班室距離配電室大約100米。
1需求分析
為保證內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的一間低壓配電室中低壓進(jìn)出線回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢(shì)曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級(jí)計(jì)量體系提供用能分析依據(jù)。
數(shù)據(jù)采集
自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。
支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。
支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正確性檢驗(yàn)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)處理。
支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。
數(shù)據(jù)分析與處理
數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：
各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。
統(tǒng)計(jì)各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。
數(shù)據(jù)查詢與展示
能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)表等多種圖表方式直觀的展示功能。
數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層用能展示。
權(quán)限管理
對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。
系統(tǒng)具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。
故障報(bào)警
故障判斷與報(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)儀表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時(shí)掌握配電室實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。
2 系統(tǒng)方案
安科瑞Acrel-3000電能管理系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓低壓配電室現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)低壓配電室共計(jì)182只AMC72L-E4多功能儀表，總共分為11根總線直接接至監(jiān)控室操作臺(tái)內(nèi)的通訊管理機(jī)上，保障了配電所電能管理系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。
1）站控管理層
站控管理層針對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓低壓配電室工程中主要指置于值班室內(nèi)的監(jiān)控主機(jī)。
2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊層主要是由值班室內(nèi)的ANet系列通訊管理機(jī)以及以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。
3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線連接接入站控管理層進(jìn)行組網(wǎng)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
智能儀表現(xiàn)場(chǎng)連接示意
現(xiàn)場(chǎng)儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對(duì)應(yīng)配電室數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)的串口服務(wù)器上，每根總線連接智能儀表數(shù)量在20只左右。具體連接示意圖如下所示：
3 系統(tǒng)功能
變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到低壓柜的所有常規(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、有功電度等。如下圖所：
低壓一次系統(tǒng)圖
遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)低壓各回路的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。
事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。
參數(shù)抄表功能，主要對(duì)低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢低壓配電室內(nèi)各回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報(bào)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。
用電量報(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報(bào)表。該報(bào)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，用戶可以直接打印報(bào)表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。
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(shí)監(jiān)測(cè)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。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。
通訊結(jié)構(gòu)示意圖
負(fù)荷趨勢(shì)曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。
趨勢(shì)曲線圖
用戶權(quán)限管理，對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權(quán)限配置界面。
用戶權(quán)限管理
4 結(jié)束語
在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，高校建筑項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)新華校區(qū)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、聲音提示，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項(xiàng)目解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國(guó)電力出版社
[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)
作者簡(jiǎn)介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電
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