簡(jiǎn)析東華大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉丹

                                                                   安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹上海東華大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用綜合保護(hù)裝置、多功能儀表、變壓器溫控儀、直流屏，采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量和狀態(tài)信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電所變配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：上海東華大學(xué)電力監(jiān)控系統(tǒng)；35KV變配電所；10KV變配電所；綜合保護(hù)裝置；Acrel-2000；電力監(jiān)控系統(tǒng)。

 0 概述 

    東華大學(xué)（Donghua University），位于上海市，是中華人民共和國(guó)教育部直屬的全國(guó)大學(xué)，本項(xiàng)目承接?xùn)|華大學(xué)有松江校區(qū)變電所增容。本工程由當(dāng)?shù)毓╇姽疽雰陕?5kV電源至一層35kV主變室，由一層10kV高壓室室引出10kV電源至電壓配電室，由低壓配電室引出YJV-1kV電力電纜供電，供電電壓0.4Kv/0.23kV。在該建筑的一層設(shè)變配電站。在10/0.4KV用戶(hù)變電站內(nèi)設(shè)4臺(tái)2000kVA干式變壓器以及低壓配電裝置，變壓器兩兩聯(lián)絡(luò)，且互相聯(lián)絡(luò)的兩臺(tái)變壓器引自不用的35kV主變的出線(xiàn)以保證學(xué)校用電的可靠性。對(duì)其35KV及10KV中高壓柜上的綜合保護(hù)裝置和多功能儀表通過(guò)485通訊接口，數(shù)據(jù)采集至后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，后臺(tái)放置在35KV變電所值班室。

1  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)上海東華大學(xué)變配電進(jìn)行用電安全進(jìn)行監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為綜合保護(hù)裝置15臺(tái)；多功能儀表19臺(tái)；變壓器溫控儀4臺(tái)；直流屏1臺(tái)。綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、多功能儀表、直流屏通過(guò)485總線(xiàn)接入本變電所內(nèi)主機(jī)，從而在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

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。在主要指置于值班室的工控機(jī)、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

    通訊層主要是由采集器及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成。采集器主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、綜合保護(hù)裝置、變壓器溫控儀、直流屏；總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)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，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(wú)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，主要由變壓器溫控儀、綜合保護(hù)裝置、多功能儀表、直流屏組成，通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2  系統(tǒng)功能

功能特點(diǎn)

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡(jiǎn)單方便；運(yùn)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(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機(jī)交互界面，一切操作均可在界面上進(jìn)行，而且具有遠(yuǎn)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)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

   主要功能：將用戶(hù)的級(jí)別分為操作工、班長(zhǎng)、工程師、系統(tǒng)管理員四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進(jìn)入運(yùn)行、退出運(yùn)行、遙控操作、報(bào)表管理、系統(tǒng)配置、用戶(hù)管理等。系統(tǒng)管理員為最高等級(jí)用戶(hù)，高用戶(hù)可添加、刪除下別的用戶(hù)。

配電監(jiān)測(cè)界面

    安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

   主要功能：一次圖顯示各回路對(duì)應(yīng)回路名稱(chēng)、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開(kāi)關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲(chǔ)能狀態(tài)、手車(chē)位置狀態(tài)。

35KV高壓一次系統(tǒng)圖

10KV中壓一次系統(tǒng)圖

詳細(xì)電參量查詢(xún)

    在配電一次圖中，鼠標(biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線(xiàn)及7天相電流趨勢(shì)曲線(xiàn)。

通訊狀態(tài)

   安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線(xiàn)診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

   主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對(duì)應(yīng)設(shè)備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設(shè)備通訊異常。系統(tǒng)主機(jī)和串口服務(wù)器/通訊管理機(jī)旁標(biāo)明設(shè)備分配IP地址，各設(shè)備旁標(biāo)識(shí)了設(shè)備地址和設(shè)備回路編號(hào)。

通訊狀態(tài)圖

電參量報(bào)表

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

   主要功能：查詢(xún)各回路或者設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。電參量報(bào)表也支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶(hù)要求導(dǎo)出PDF格式文件。

電能報(bào)表

    安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報(bào)表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

主要功能：具有起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的時(shí)間選擇框，選定想要查詢(xún)的時(shí)間段后，通過(guò)點(diǎn)擊查詢(xún)按鈕可查詢(xún)出系統(tǒng)項(xiàng)目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量。可通過(guò)導(dǎo)出按鈕將報(bào)表以Excel形式導(dǎo)出保存，通過(guò)打印按鈕進(jìn)行報(bào)表打印。

電能報(bào)表功能

報(bào)警及事件

實(shí)時(shí)報(bào)警

    實(shí)時(shí)報(bào)警窗口監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的遙測(cè)量。報(bào)警窗口會(huì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并一直隱藏在后臺(tái)。

    當(dāng)有電流或者電壓越限，并且觸及報(bào)警界*，“相應(yīng)實(shí)時(shí)報(bào)警"窗口就會(huì)自動(dòng)彈出，并以紅色字體顯示具體的報(bào)警信息：回路名、越限的電參量、報(bào)警值等。

歷史報(bào)警

    通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即可查詢(xún)到過(guò)去任意時(shí)間段內(nèi)的系統(tǒng)報(bào)警信息，包括遙測(cè)報(bào)警和遙信報(bào)警，還包括具體的報(bào)警時(shí)間，報(bào)警類(lèi)型，報(bào)警內(nèi)容等。

3  幫助客戶(hù)解決問(wèn)題

1、人力成本高：人工巡視、紙質(zhì)記錄、電話(huà)溝通，缺乏智能化的手段；

2、工作效率低：巡視頻率低、巡檢任務(wù)無(wú)法定位、巡檢過(guò)程不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

3、搶修時(shí)間長(zhǎng)：無(wú)法即時(shí)識(shí)別和定位故障信息，需要用戶(hù)通知后到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)；

4  結(jié)束語(yǔ)

    在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，變電所的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在上海東華大學(xué)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，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(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框、語(yǔ)音提示、短信報(bào)警燈，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線(xiàn)、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，為解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶(hù)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(jī)械工業(yè)出版社. 2011.10