上海東華大學電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應用

劉丹

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

摘要：介紹上海東華大學電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用綜合保護裝置、多功能儀表、變壓器溫控儀、直流屏，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)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，通過安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

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

 0 概述 

    東華大學（Donghua University），位于上海市，是中華人民共和國教育部直屬的全國大學，本項目承接東華大學有松江校區(qū)變電所增容。本工程由當?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用戶變電站內(nèi)設(shè)4臺2000kVA干式變壓器以及低壓配電裝置，變壓器兩兩聯(lián)絡，且互相聯(lián)絡的兩臺變壓器引自不用的35kV主變的出線以保證學校用電的可靠性。對其35KV及10KV中高壓柜上的綜合保護裝置和多功能儀表通過485通訊接口，數(shù)據(jù)采集至后臺，實現(xiàn)其數(shù)據(jù)實時顯示，后臺放置在35KV變電所值班室。

1  系統(tǒng)方案

    監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對上海東華大學變配電進行用電安全進行監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為綜合保護裝置15臺；多功能儀表19臺；變壓器溫控儀4臺；直流屏1臺。綜合保護裝置、變壓器溫控儀、多功能儀表、直流屏通過485總線接入本變電所內(nèi)主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1）站控管理層

    站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

    通訊層主要是由采集器及總線網(wǎng)絡組成。采集器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、變壓器溫控儀、直流屏；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

    現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由變壓器溫控儀、綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏組成，通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務器，經(jīng)通訊服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

2  系統(tǒng)功能

功能特點

    本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(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)絡結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

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)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

   主要功能：將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權(quán)限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為高等級用戶，高用戶可添加、刪除下別的用戶。

配電監(jiān)測界面

    安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

   主要功能：一次圖顯示各回路對應回路名稱、電流、電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器、地刀、隔離開關(guān)等合分位狀態(tài)，彈簧儲能狀態(tài)、手車位置狀態(tài)。

35KV高壓一次系統(tǒng)圖

10KV中壓一次系統(tǒng)圖

詳細電參量查詢

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

通訊狀態(tài)

   安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(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系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

   主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結(jié)構(gòu)圖，實時顯示設(shè)備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設(shè)備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設(shè)備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設(shè)備分配IP地址，各設(shè)備旁標識了設(shè)備地址和設(shè)備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表

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

   主要功能：查詢各回路或者設(shè)備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電能報表

    安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結(jié)束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內(nèi)所有配電回路的用電量。可通過導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

報警及事件

實時報警

    實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

    通過調(diào)節(jié)開始時間和結(jié)束時間，即可查詢到過去任意時間段內(nèi)的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內(nèi)容等。

3  幫助客戶解決問題

1、人力成本高：人工、紙質(zhì)記錄、溝通，缺乏智能化的手段；

2、工作效率低：頻率低、巡檢任務無法定位、巡檢過程不標準規(guī)范、巡檢缺陷缺乏閉環(huán)跟蹤；

3、搶修時間長：無法即時識別和定位故障信息，需要用戶通知后到現(xiàn)場確認；

4  結(jié)束語

    在當今配電設(shè)施的應用中，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)在上海東華大學的應用，可以實現(xiàn)對變電所供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)絡通訊功能，可以與串口服務器、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、語音提示、短信報，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，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

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

[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

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電