安科瑞 鮑靜君

   摘要：介紹重慶江森自控電池有限公司電力監(jiān)控系統(tǒng),，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)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型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：重慶江森;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng);

0   概述

世界500強企業(yè)美國江森自控公司規(guī)劃在涪陵區(qū)新建個獨立法人企業(yè)——重慶江森自控電池有限公司（以下簡稱重慶江森）,，生產(chǎn)高容量全密封免維護鉛酸蓄電池及其他高性能動力蓄電池,。該項目將于2012年6月建成投產(chǎn)，2013年形成600萬只/年產(chǎn)能規(guī)模,。

本項目為重慶江森電力監(jiān)控系統(tǒng),。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對重慶江森的個高壓室,、個發(fā)電機房和五個低壓變電所（1#變電所,、2#變電所、3#變電所,、4#變電所,、5#變電所）內(nèi)的高壓柜、低壓配出線進行電力監(jiān)控,，以保證用電的安全,、可靠。

Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng),，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù),、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新發(fā)展,，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理,。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò),，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為個有機的整體,，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)重慶江森的個高壓室,、個發(fā)電機房和五個低壓變電所（1#變電所,、2#變電所、3#變電所,、4#變電所,、5#變電所）的10/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與管理,；監(jiān)控范圍為地下層高壓室的高壓柜，柴油發(fā)電機房配電屏,，5個低壓變電所的變壓器的低壓進線柜,、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理,。該系統(tǒng)總計有212只儀表（其中包括12只ACR230ELH,、188只ACR220EL和12只ABB綜保），分12條總線,，其中高壓室1條總線,、發(fā)電機房1條總線、1#變電所2條總線,，采用屏蔽雙絞線直接拉設(shè)至監(jiān)控室；2#,、3#變電所采用4根總線，拉設(shè)至2#變電所通訊采集箱內(nèi)，通過光纖上傳至監(jiān)控值班室,；4#,、5#變電所采用4根總線,，拉設(shè)至4#變電所通訊采集箱內(nèi)，通過光纖上傳至監(jiān)控值班室,后通過工業(yè)交換機將數(shù)據(jù)統(tǒng)匯總至監(jiān)控主機,。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),，即站控層,，通訊層與間隔層,；如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量,、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),，這些裝置均采用RS485通訊接口,，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器,，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層,，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機,、顯示器,、UPS電源、打印機,、報警蜂鳴器等設(shè)備,。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上,，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-

RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸,，般都采用二根連線,，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù),，數(shù)據(jù)高傳輸速率為10Mbps,。

RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合,，抗噪聲干擾能力增強,，總線上允許連接多達32個設(shè)備,，大傳輸距離為1.2km,。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成,，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示,。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I,、頻率Hz、功率P,、功率因數(shù)COSφ,、電度Epi、遠程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù),。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶,，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢,。

2.2 人機交互

系統(tǒng)提供簡單,、易用、良好的用戶使用界面,。采用全中文界面,，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù),，畫面定時輪巡切換,；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示,；開關(guān)量顯示,；連續(xù)記錄顯示等。

2.3 歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄,、信號記錄,、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互,，通過歷史事件查看平臺,，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集,，并且建立數(shù)據(jù)庫,，定期生成報表，以供用戶查詢打印,。

2.5 用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶,，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn),，生活帶來的損失,，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行,?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷,、修改密碼,、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改,。

2.6 運行負荷曲線

負荷趨勢曲線功能主要負責(zé)定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量,，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況,。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換,；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移,、縮放,、量程變換等操作，幫助用戶進線趨

勢分析和故障追憶,，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,。

2.7 遠程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選,、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù),。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存,、打印模式,。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日,、月,、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。

3 案例分析

重慶江森電力監(jiān)控系統(tǒng)分1個高壓室,、1個發(fā)電機房和5個低壓變電所（1#變電所,、2#變電所、3#變電所,、4#變電所,、5#變電所）的10/0.4kV配電系統(tǒng)進行用電監(jiān)控與管理；監(jiān)控范圍為地下層高壓室的高壓柜,，柴油發(fā)電機房配電屏,，5個低壓變電所的變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜,、饋線柜進行遠程實時監(jiān)控和電能管理,。該系統(tǒng)總計有212只儀表（其中包括12只ACR230ELH、188只ACR220EL和12只ABB綜保）,，分12條總線,，其中高壓室1條總線、發(fā)電機房1條總線,、1#變電所2條總線,，采用屏蔽雙絞線直接拉設(shè)至監(jiān)控室；2#,、3#變電所采用4根總線,，拉設(shè)至2#變電所通訊采集箱內(nèi)，通過光纖上傳至監(jiān)控值班室,；4#、5#變電所采用4根總線,，拉設(shè)至4#變電所通訊采集箱內(nèi),，通過光纖上傳至監(jiān)控值班室,后通過工業(yè)交換機將數(shù)據(jù)統(tǒng)匯總至監(jiān)控主機。

進線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表,，其是針對電力系統(tǒng),、工礦企業(yè)、公共設(shè)施,、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表,，它能測量所有常規(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,、無功電度,、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點,，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信,、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化,、配電網(wǎng)自動化,、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化,、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域,。

重要配出回路采用ACR220EL系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要測量所有常規(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,、無功電度。

高壓側(cè)實時畫面見圖（2）,，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面,，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘,，綠色代表分閘,。在高壓系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路高壓進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)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,、有功電度及變壓器溫度,，見圖（3）。

圖（2） 高壓系統(tǒng)次圖

圖（3） 變壓器溫控儀監(jiān)測

低壓配電二次圖見圖（4）,，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量,，其中包括：線三相電壓，電流,，功率,，功率因數(shù),，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流,；遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài),，主要包括：開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警,；斷路器變位時會發(fā)出報警信號,，提醒用戶及時處理故障。

圖（4）低壓配電二次圖

遙信和遙測報警功能,，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控,，對開關(guān)變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理,。負載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置,。具備歷史查詢功能。見圖（5）,。

圖（5） 實時報警信息

參數(shù)抄表功能,，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢,，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。該報表查詢供兩個變電所4臺變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流,、有功功率和有功電度及變壓器溫度,。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱,。見圖（6）,。

圖（6） 參數(shù)抄表

用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢,，支持任意時間段電度累計查詢,，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能,。為值班人員提供了可靠的電能報表,。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),，方便用戶修改回路名稱,。如下圖所示,，顯示健身中心某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表,，可以以EXCEL格式另存到其他位置。見圖（7）,。

圖（7） 電能日報表

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)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài),。綠色表示通訊正常,，紅色表示通訊故障,。見圖（8）,。

圖（8）系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況,。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換,；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能,。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持,。見圖（9）,。

圖（9）趨勢曲線圖

4 結(jié)束語

智能化電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地工程項目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇,，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在重慶江森的應(yīng)用,，可以實現(xiàn)對變電所高低壓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(luò)通訊功能,，可以與串口服務(wù)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(nèi)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及語音提示,，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)運行安全,、可靠、穩(wěn)定,，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益,。［2］

參考文獻：

[1].任致程周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)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

公司名稱：江蘇安科瑞電器制造有限公司
安科瑞 鮑靜君