安科瑞 繆凱倫 陳聰

【摘要】：隨著電力工業的快速發展、計算機網絡技術的成熟、智能電力儀表的應用，電力系統監控已進入智能化、網絡化、數字化的時代。本文介紹基于網絡電力儀表的Acrel-3000電力監測、電能管理軟件在杭州萬通中心配電監控中的應用。系統實現了分散式采集和集中控制管理的智能化、數字化、網絡化電能管理。

【關鍵詞】：商業建筑；網絡電力儀表；電力監控；

1、項目概述及建設目標

杭州萬通中心（杭政儲出[2007]74號地塊）所在區域為運河商務區，規劃為杭州城北城市副中心，整個項目由商業和寫字樓兩部分組成，商業總建筑面積約6.55萬平方米（含地上和B1層）；寫字樓地上建筑面積不少于3.65萬平方米， 整個項目的配電系統包含四路10kV總進線，其中兩路位于5#配電室10kV開關站，另外兩路位于2#配電室10kV開關站。1#、3#、5#配電室0.4kV進線引自5#配電室10kV開關站，2#、4#配電室0.4kV進線引自2#配電室10kV開關站。

萬通中心配電系統通過多功能的電力監控裝置、通訊網絡和計算機軟件，實現建筑供配電系統在運行過程中的數據采集、運行監視、事故預警、事故記錄和分析、電能質量檢測、三相不平衡監視、繼電保護等，完成建筑的安全供電、用電管理、設備管理和運行管理。整個監控系統由主控層、通訊管理層和現場控制層構成，系統要求盡量減少集中采集數據的裝置以保證系統的通訊可靠性。

具體監控要求主要有以下幾個方面：

1）數據采集及處理：通過間隔層單元實時采集現場各種模擬量、開關量等；

2）統計計算：對實時數據進行統計、分析、計算，產生用戶所必需的電壓合格率、有功、無功、電流、總負荷、功率因數、電量日/月/年大值、小值及時間、日期、負荷率、數字輸入狀態量邏輯運算值等；

3）畫面顯示：全部設備的位置狀態、變位信息、保護設備動作及復歸信息、直流系統及所用變系統的信息、各測量值的實時數據、各種告警信息、計算機監控系統的狀態信息；

4）記錄功能：具有對各種歷史數據的記憶功能，以供隨時查詢、回顧、打印。

5）報警處理：用戶可以按照自己的意愿分類、篩選報警，并將報警歸納于不同的報警窗口中，根據不同的報警級別，采用推出畫面、光顯示、條紋閃爍及不同聲音級別的音響進行報警；

6）維護功能：系統應具有完善的維護功能，允許系統管理工程師在線對該系統進行診斷、管理、維護和擴充；

7）應具有完善的用戶管理功能，避免越權操作；

8）歷史曲線顯示：可顯示存于歷史數據庫中的任意模擬量、電度量以及母線電壓任意時間的歷史波形圖；

9）報表打印功能：可召喚打印、定時打印各種歷史數據，運行參數，電度計量報表、電壓合格率統計，事故報告統計，平、峰、谷電度量統計報表，主接線圖，負荷曲線；定時打印班報表、日報表、月報表和年報表；

2   電力監控系統的設計

在監控系統的設計中，要充分考慮建筑自身特性，以及電力系統的實際結構、電力系統的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時也有利于系統功能的實現。

本項目的電力監控系統，可以實現對萬通中心高低壓配電回路的實時監控，有利于用電管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示各個配電回路的運作狀態，當設備電力系統的負載越標時，電力監控系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況，使建筑內的用電活動更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

2.1 系統結構

系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為三層：監控層、通訊網絡層和現場控制層。系統使用高可靠性工業控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。

監控層包括工程師站和遠動通信站，包含監控計算機、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-2000電力監控軟件，設于變電所控制間內，作為調度、運行及專業人員的人機交互窗口，以圖形顯示、報表打印、音響報警等各種方式對系統運行狀況進行實時監視，可控裝置的控制調節等，完成系統的“四遙"功能。

通訊網絡層包括通訊服務器、光電轉換器、數據采集箱以及通訊光纖網絡等設備，網絡結構如下圖所示：

2.2 主要設計參考標準

GBT 14598.300-2008 《微機變壓器保護裝置通用技術要求》

DL/T 5430-2009   《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》

GB/T 50063-2008  《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》

DL 448-91     《電能計量裝置管理規程》

ISO/IEC11801     《國際綜合布線標準》

2.3 監控系統軟件功能設計

系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

數據的采集與處理

數據采集主要包括模擬量以及開關量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數、頻率等信息進行采集，開關量的采集則主要是對斷路器、隔離開關、接地刀閘等設備的工作狀態，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現遠程數據的本地實時顯示。數據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，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

數據記錄

電力監控系統的數據記錄功能主要就是對斷路器分合狀態以及保護動作的前后順序進行記錄，它要求系統中須有足夠的內存空間，進而長時間的、大量的對數據信息進行記錄和存儲。其次，電力監控系統的數據記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發生時的實時電流、實時電壓等數據進行記錄存儲。由此可見，數據記錄功能可以通過對保護裝置工作狀態的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統中存在的問題，從而便于工作人員解決。

遠程操作

電力監控系統的遠程操作包括遠程監視、遠程通信、遠程調控等環節，實現了電力系統的遠程控制，使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進行觀測，對系統故障進行分析，對保護裝置的狀態進行評估，更便于工作人員在遠程對隔離開關等設備進行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設計中不僅要有電力監控系統，還要設計人工操作系統，當電力監控系統出現故障時，可以人工進行處理。

用電管理

為了實現對萬通中心各回路用電量的監管，系統設計了用電管理報表，系統通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢，可以幫助物業建立有效的用能管理考核制度。通過系統的建設和制度的建立，使各入駐企業管理辦公人員節能意識大大提高，有效的節約了企業管理辦公能源消耗。

3、供配電設計中應用電力監控系統的意義

綜上所述，電力監控系統幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運營成本，電力監控系統能夠有效確保電網管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設計中*的重要組成部分。電力監控系統的通信、故障報警、數據存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統的運行狀態,并能迅速傳遞出操作指令，由于監控設備對數據的傳遞都是通過網絡傳輸來實現，因此，不同的電力監控系統可以設計不同的組網方式,確保數據信息能夠迅速進行傳輸。另一方面，在供配電設計中運用電力監控系統，應該根據實際情況選擇監控設備。一般的電力監控系統通常都采用具有遠程通信、遠程觀測以及遠程控制等功能的設備，而一些電力監控系統則需要選擇功能更加齊全的智能設備。

在商務樓、寫字樓等場所設置電力監控系統，可以實現對樓內高低壓配電回路的實時監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內各個配電回路的運作狀態，當樓內電力系統的負載越標時，電力監控系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。