安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的性能特性及應(yīng)用分析

概述

武警政治學(xué)院位于上海市松江區(qū)。2000年5月，學(xué)校由武警上海指揮學(xué)校更名為武警上海指揮學(xué)院;2006年9月，由武警上海指揮學(xué)院改建為武警上海政治學(xué)院，成為武警部隊(duì)唯一的一所政治院校。1995年率先在武警部隊(duì)初級(jí)指揮院校開辦大專教育，1998年率先承辦本科教育，2002年率先獲得軍事學(xué)學(xué)士學(xué)位授予權(quán)。2007年，整體搬遷至新校區(qū)。學(xué)院新址位于上海市松江區(qū)與青浦區(qū)的交界處，規(guī)劃占地面積400畝，新校區(qū)毗鄰松江大學(xué)城，三面環(huán)水，環(huán)境優(yōu)美。 學(xué)院設(shè)置有160余畝的專業(yè)化靶場(chǎng)和訓(xùn)練基地。圖書館建筑面積1200余平方米，共有藏書近20萬冊(cè)、專業(yè)報(bào)刊雜志155種、電子圖書60000多冊(cè)，電子期刊1500多種。

本次項(xiàng)目承接其變配電的電力監(jiān)控系統(tǒng)，包括1個(gè)35/10kV變電站，3個(gè)10/0.4kV變配電所，監(jiān)控主機(jī)位于35/10kV主站監(jiān)控室內(nèi)。

1 需求分析

為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的高低壓配電柜、供電變壓器等電氣設(shè)備進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，電流趨勢(shì)曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。

本技術(shù)條件適用于武警政治學(xué)院的變配電所。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅限于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

數(shù)據(jù)采集

自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)所有電量?jī)x表的模擬量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關(guān)量數(shù)據(jù)。

支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

支持多線程處理機(jī)制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時(shí)對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線圖直觀顯示模式，各回路開關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)、分析需要實(shí)現(xiàn)以下功能：

各設(shè)備用電數(shù)據(jù)小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。統(tǒng)計(jì)各分站及整體的用電量。

數(shù)據(jù)查詢與展示

要求能方便實(shí)現(xiàn)客戶端查詢和各級(jí)管理人員的查詢，查詢界面能適應(yīng)各級(jí)管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對(duì)比分析，各類統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報(bào)表等多種圖表方式直觀的展示功能。

數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權(quán)限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

權(quán)限管理

要求對(duì)不同用戶賦予不同角色的權(quán)限，能授權(quán)到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

系統(tǒng)要求具備合理完善的用戶安全控制機(jī)制，能使應(yīng)用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護(hù)，防止信息的丟失、失竊和破壞。

參數(shù)設(shè)置

可通過采集柜設(shè)置各回路互感器變比，各種電流電壓保護(hù)整定值。

故障判斷與報(bào)警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報(bào)警功能。報(bào)警類型包括開關(guān)故障，電壓、電流超限，現(xiàn)場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報(bào)警時(shí)間自動(dòng)記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運(yùn)行故障并作出相應(yīng)處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

2 系統(tǒng)方案

安科瑞Acrel-2000系統(tǒng)根據(jù)武警政治學(xué)院現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至配電所的通訊管理機(jī)然后直接接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)，保障了配電所電力監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)變配電所共計(jì)2只RET541差動(dòng)保護(hù)裝置，15只REX521線路保護(hù)裝置，15只EM智能儀表，8只ACR230ELH多功能表，272只PZ96L-E4，2只溫控儀，1個(gè)直流屏?？偣卜譃?1條RS485總線接至變配電所的六臺(tái)通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)直接通過超五類網(wǎng)線接至監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)。

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。在武警政治學(xué)院工程中主要指置于變配電站內(nèi)監(jiān)控室的監(jiān)控主機(jī)。

2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由ANet-2S6六臺(tái)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。ANet-2S6通訊管理機(jī)主要功能是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表;以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)的主要功能是實(shí)現(xiàn)分站與主站之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達(dá)到了無人值守的目的。

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，主要由差動(dòng)保護(hù)裝置、線路保護(hù)裝置、溫控儀、直流屏和智能儀表組成，智能設(shè)備通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達(dá)該配電間監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

智能裝置現(xiàn)場(chǎng)連接示意

現(xiàn)場(chǎng)裝置以手拉手方式通過屏蔽雙絞線（RVSP2*1.0）進(jìn)行通訊連接，每根總線連接智能裝置數(shù)量20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至通訊管理機(jī)ANet-2S6，進(jìn)而將數(shù)據(jù)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

通訊線路連接示意圖

35kV回路采用RET541差動(dòng)保護(hù)裝置和REX521線路保護(hù)裝置，兩者構(gòu)成35kV回路的主保護(hù)。

10kV回路采用REX521保護(hù)裝置和EM智能儀表，REX521主要構(gòu)成10kV回路的進(jìn)線保護(hù)，電容保護(hù)和變壓器保護(hù);EM智能儀表主要對(duì)10kV進(jìn)出線回路電參量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

0.4kV進(jìn)線回路采用ACR230ELH多功能智能儀表，出線回路采用PZ96L-E4智能儀表，兩者都是針對(duì)電力系統(tǒng)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，能測(cè)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。

所有智能設(shè)備均能通過總線傳輸滿足與監(jiān)控主機(jī)數(shù)據(jù)交互的要求。

3 系統(tǒng)功能

配電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)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、有功電度等。如下圖所示：

配電所一次系統(tǒng)圖

回路詳細(xì)電參量

事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

報(bào)警功能實(shí)時(shí)查詢

參數(shù)抄表功能，主要對(duì)低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢武警政治學(xué)院配電所變壓器進(jìn)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。該報(bào)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

電參數(shù)抄表

用電量報(bào)表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢，支持任意時(shí)間段電度累計(jì)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報(bào)表。該報(bào)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，顯示配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報(bào)表，也可以另存到其他位置以供其他用途。 如下圖所示：

電能報(bào)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(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。綠色表示通訊正常，灰色表示通訊異常，紅色表示通訊未綁定。下圖為變配電站通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

趨勢(shì)曲線可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)曲線，點(diǎn)擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項(xiàng)可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)行趨勢(shì)分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢(shì)曲線圖

斷路器分合閘遙控操作，安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持對(duì)斷路器分合閘進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)均對(duì)操作人、操作時(shí)間及操作類型進(jìn)行記錄，自動(dòng)生成遙控操作記錄。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身帶電操機(jī)構(gòu)、微機(jī)保護(hù)裝置帶遙控功能等硬件設(shè)備的支持。如下圖：

斷路器分合閘遙控操作

4 結(jié)束語

在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，公建高校建筑群項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在武警政治學(xué)院的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)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，可以與通訊管理機(jī)、計(jì)算機(jī)等組成提供電能管理功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語音提示，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為大型公建解決用電問題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。

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