電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)在月亮灣集中供冷中心的應用

張娟

摘要：介紹蘇州月亮灣集中供冷中心電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)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-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)建筑電力能耗的自動管理及Acrel-3000型電能系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。
關鍵詞：月亮灣集中供冷中心;智能電力儀表;Acrel-3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng);電能管理系統(tǒng)

概述

   月亮灣集中供冷中心是一幢集集中供冷站、大型公交首末站和重要社會停車場為一體的大型公共建筑，建筑面積約為24000平方米。根據(jù)配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測的要求，需要對樓內(nèi)的高壓進線、低壓配出線和各樓層內(nèi)配電箱進行電力監(jiān)控，以保證用電的**、高效。

    Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的新發(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)的二次設備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

系統(tǒng)結構描述：

    本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對月亮灣集中供冷中心的20/0.4kV配電系統(tǒng)進行監(jiān)控；監(jiān)控范圍為四樓變電所的T1、T2、T3、T4變壓器進線柜、聯(lián)絡柜、應急照明配電屏1/2、應急動力配電屏1/2、高壓柜、三樓變電所的1/2#柴油發(fā)電機配電屏和各樓層所有動力柜，對這些配電回路進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖(1)所示：

圖1

    間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內(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)絡通訊層主要為：通訊服務器，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、報警蜂鳴器等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，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)但是在同一時刻只能發(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個設備，大傳輸距離為1.2km。

電力監(jiān)控與電能管理系統(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，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，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)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

2.3 故障報警及事故追憶

    在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

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 用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，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**，可靠運行。可以通過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限的修改。

2.6 運行負荷曲線

    負荷趨勢曲線功能主要負責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備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；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。

2.7 遠程報表查詢

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

3 案例分析

    蘇州月亮灣集中供冷中心的20/0.4kV配電系統(tǒng)進行監(jiān)控；監(jiān)控范圍為四樓變電所的T1、T2、T3、T4變壓器進線柜、聯(lián)絡柜、應急照明配電屏1/2、應急動力配電屏1/2、高壓柜、三樓變電所的1/2#柴油發(fā)電機配電屏和各樓層所有動力柜，對這些配電回路進行遠程實時監(jiān)控和電能管理。

    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)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，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)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、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)及智能建筑等領域。

    重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復費率電能的計量以及開關信號的檢測和繼電器遙控輸出。
高壓側實時畫面見圖1，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。

圖1 高壓系統(tǒng)一次圖

圖2 蘇州月亮灣集中供冷中心低壓配電二次圖

    蘇州月亮灣集中供冷中心低壓配電二次圖見圖2，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量，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)場設備的運行狀態(tài)，主要包括：開關的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；遠程抄表功能，主要完成對各主要回路的遠程集抄功能，可選擇時間段進行查詢見圖3；

圖3 遠程抄表

用電量報表功能，根據(jù)時間段可以查詢各回路的用電量情況，見圖4；

圖4 電能報表

事件記錄功能，事件記錄報警可實時歷史查看，見圖5；

圖5 事件記錄

系統(tǒng)通訊結構圖，可實時查看系統(tǒng)各設備通訊運行情況，見圖6。

圖6 系統(tǒng)通訊

負荷曲線，可直觀的查看回路的負荷運行情況，見圖7。

圖7 負荷曲線

4 結束語

    隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能管理已成為大型公共建筑的必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel3000電能管理系統(tǒng)在蘇州月亮灣集中供冷中心的應用，可以實現(xiàn)對電能的分項及分時復費率計量，不僅能顯示用電用能狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與計算機等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，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。該系列電力儀表及系統(tǒng)運行可靠，穩(wěn)定，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)取得了較好的社會效益。

參考文獻：

[1].任致程周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

張娟（1991－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)