0　 引言
　　中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱醫(yī)工所）位于蘇州高新區(qū)太湖之濱的蘇州科技城,，生物醫(yī)學(xué)工程是國(guó)家發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè),，為響應(yīng)國(guó)務(wù)院制定的系列節(jié)能減排的政策措施，更好的對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理,。因此建立了后臺(tái)電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng),，對(duì)配電進(jìn)行智能化管理。

1　 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　變配電系統(tǒng)主要由A區(qū)變電所和B區(qū)變電所進(jìn)行變配電管理,，提供整個(gè)醫(yī)工所所需電力,，A區(qū)變電所附近設(shè)有值班室,，實(shí)時(shí)查看、處理現(xiàn)場(chǎng)情況,，整個(gè)醫(yī)工所占地較廣,，由B區(qū)變電所提供另區(qū)域的電力。因此,，為實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)醫(yī)工所電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及對(duì)各區(qū)用電的電能管理,，在值班室設(shè)立了監(jiān)控中心，基于ACREL-3000的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)后臺(tái),，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能管理,。
1.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　Acrel-3000電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)以監(jiān)控主機(jī)、通訊設(shè)備,、測(cè)控單元為基本工具,，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái),，它可以和檢測(cè),、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，如圖1所示：站控管理層,、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層^[1]。

　　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,，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī),、打印機(jī)、UPS電源等組成,。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理,，并以圖形,、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況,。
　　監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集,、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,，進(jìn)行系統(tǒng)管理,、維護(hù)和分析工作。
　　打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動(dòng)打印圖形、報(bào)表等,。
　　UPS：保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電,，在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問題時(shí)，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行,，提供足夠的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),。
　　2）網(wǎng)絡(luò)通訊層
　　通訊層設(shè)備為由串口擴(kuò)展卡。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集,、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令,。
　　通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,，以RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊,。
　　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,，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性,、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù),。測(cè)量?jī)x表擔(dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),，其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī),。
1.2  現(xiàn)場(chǎng)儀表
　　對(duì)于中壓10kv回路的線路保護(hù),，采用微機(jī)繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的過流速斷保護(hù),，并具有遙測(cè)及遙信功能,。開關(guān)量：斷路器分合狀態(tài)、隔離手車位置等信號(hào),。對(duì)于該回路的電能計(jì)量,，采用ACR220EL電力儀表對(duì)電參量進(jìn)行采集與計(jì)量，采集的主要電參量有三相電壓,、三相電流,、有功功率、無功功率,、有功電度,、無功電度以及頻率、功率因數(shù)等,。
　　對(duì)于0.4kv變壓器出線回路,，采用的都是ACR220EL電力儀表，ACR220EL多功能電表，為嵌入式安裝,，可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門板上,，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V,、5A,，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級(jí),，廣泛應(yīng)用于高,、低壓進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜,、出線柜,、動(dòng)力柜等場(chǎng)合，帶RS485接口,，Modbus通訊協(xié)議[2],。

2　 系統(tǒng)功能
　　上位機(jī)軟件為Acrel-3000電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電參量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的軟件,，大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成,，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”,，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能,。Acrel-3000電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各電參量及開關(guān)量狀態(tài),，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ),。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析，符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表,、事件記錄和故障報(bào)警等功能[3],。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路用電量的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表,、電力監(jiān)控與電能管理功能,。
　　1） 數(shù)據(jù)采集和顯示
　　現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量并采集回路數(shù)據(jù)信息，上位機(jī)軟件再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)或周期采集并存儲(chǔ),，可以自由設(shè)置采集的時(shí)間周期,，小的系統(tǒng)支持的采集周期?？梢噪S時(shí)查看任表計(jì)的瞬時(shí)表值,、累計(jì)量等信息，記錄時(shí)間間隔內(nèi)電力儀表的電壓,、電流,、功率因數(shù)和有功電度等,。這些參數(shù)信息可以自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫中，便于查詢,。
　　系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面,，便于普通的現(xiàn)場(chǎng)值班人員查看并記錄相關(guān)信息，系統(tǒng)次圖不僅顯示了線路的開關(guān)狀態(tài),，還實(shí)時(shí)顯示電壓,、電力、有功電度等重要的電力參數(shù),。所有數(shù)據(jù)信息都定期的保存到數(shù)據(jù)庫中,。

　　2） 遠(yuǎn)程抄表
　　系統(tǒng)對(duì)所有采集到的數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)的顯示，并保存到數(shù)據(jù)庫中,，因此可以手動(dòng)查詢每個(gè)回路的所有實(shí)時(shí)及歷史電參量數(shù)據(jù),，并以表格的形式展現(xiàn)給用戶，便于打印,、保存,。

　　3） 電能報(bào)表與棒圖
　　系統(tǒng)采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同,，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表,、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某回路的某時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢與打印,，同時(shí)這些報(bào)表也能以Excel的格式導(dǎo)出,。
　　系統(tǒng)還可以根據(jù)生成的電能報(bào)表，對(duì)每回路的用電量根據(jù)時(shí)間不同形成年用電棒圖,、月用電棒圖以及每日的用電棒圖,，便于查看,。

　　4） 電流趨勢(shì)曲線
　　對(duì)于重要回路,，不僅可以對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)測(cè)，并可以根據(jù)保存的歷史數(shù)據(jù)做成趨勢(shì)曲線,，可以查看實(shí)時(shí)和歷史變化趨勢(shì),，預(yù)測(cè)電力負(fù)荷容量，并可對(duì)電力故障進(jìn)行查詢,，保證電力負(fù)荷的安全運(yùn)行,。
　　

　　5）事件記錄與報(bào)警
　　主要用于查看歷史報(bào)警信息；幫助用戶進(jìn)行事故查詢與追憶,；支持歷史查詢,，打印等功能。實(shí)時(shí)報(bào)警信息會(huì)即時(shí)彈出,，提醒用戶所進(jìn)行的操作,。并對(duì)所有操作具有自動(dòng)事件記錄功能。

3　 結(jié)束語
　　隨著智能建筑的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，對(duì)智能建筑的配電系統(tǒng)的智能化集成管理已成為國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑智能化建設(shè)的必然趨勢(shì),，本文介紹的基于ACREL-3000的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng),，不僅可以實(shí)時(shí)顯示電力運(yùn)行狀態(tài)及用電狀況，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,，以用戶適用的方式展現(xiàn)出來,，滿足用戶的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析,、處理,，其生成各種電能報(bào)表、分析曲線,、圖形等,，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與電能的遠(yuǎn)程抄表與分析研究,，為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考,。

參考文獻(xiàn)
[1] 王斌 杜運(yùn)東等.基于Acrel-5000的大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].智能建筑電氣技術(shù).2009.3（5）
[2] 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
[3] 周中.杜運(yùn)東.電力儀表在大型公共建筑電能分項(xiàng)計(jì)量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6

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