摘要：本文介紹基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和電力監(jiān)控儀表，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微機(jī)在配電室中無(wú)人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場(chǎng)操作的煩瑣，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡(jiǎn)明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。
0 概述
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實(shí)現(xiàn)分散供電，給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理帶來(lái)了很多的不便，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測(cè)量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢(shì)，配電系統(tǒng)運(yùn)行中的各種問(wèn)題可以通過(guò)微機(jī)全面解決。
智能化配電系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化管理。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信與程序控制及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。
本文以淄博運(yùn)動(dòng)員公寓（后改名為齊盛國(guó)際賓館）電能管理系統(tǒng)為例子，簡(jiǎn)單介紹以下變電站的智能化管理。
1 系統(tǒng)分析
山東省第22屆運(yùn)動(dòng)會(huì)將于9月19日在淄博舉行，淄博運(yùn)動(dòng)員公寓正是為此服務(wù)的。
據(jù)悉，為保證第十一屆全運(yùn)會(huì)和第二十二屆山東省運(yùn)動(dòng)會(huì)的召開(kāi)，淄博市運(yùn)動(dòng)員公寓作為兩運(yùn)會(huì)服務(wù)的體育配套項(xiàng)目，從去年開(kāi)始進(jìn)入論證階段。經(jīng)多次論證，今天，中國(guó)建筑方面的專(zhuān)家組成的評(píng)審團(tuán)開(kāi)始對(duì)方案進(jìn)行評(píng)審。據(jù)了解，根據(jù)淄博市城市總體規(guī)劃與淄博市新區(qū)發(fā)展規(guī)劃，淄博市運(yùn)動(dòng)員公寓將建于淄博新城區(qū)核心區(qū)內(nèi)，在規(guī)劃政務(wù)區(qū)東北角，中潤(rùn)大道南面，西十路西面，整體呈現(xiàn)南高北低。運(yùn)動(dòng)員公寓預(yù)計(jì)總用地面積約22公頃，總建筑面積121660平方米，地上建筑面積為102922平方米，地下建筑面積為18738平方米，綠化率達(dá)到65％。
在整體布局上，淄博市運(yùn)動(dòng)員公寓采用園林式分散組合形式，兼顧獨(dú)立和聯(lián)系；建筑以現(xiàn)代的北方園林建筑風(fēng)格為主，兼顧實(shí)用與創(chuàng)新；環(huán)境的創(chuàng)造以北方現(xiàn)代園林形式為基礎(chǔ)，兼顧傳統(tǒng)與特色。特別是在節(jié)能設(shè)計(jì)上，本著“超低能耗，自然通風(fēng)，天然采光，健康空間，再生能源，智能控制”的原則，外墻門(mén)窗均采用高效保溫隔熱系統(tǒng)，有效提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的性能；在建材選用上，采用輕質(zhì)新型隔墻材料，減少建筑自重，節(jié)約結(jié)構(gòu)構(gòu)件用料。
淄博運(yùn)動(dòng)員公寓電力監(jiān)控和電能管理項(xiàng)目是2010年7月份開(kāi)始的項(xiàng)目，旨在通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員公寓電力系統(tǒng)的集中管理和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化配電系統(tǒng)。
項(xiàng)目啟動(dòng)前買(mǎi)方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣(mài)方設(shè)計(jì)參考。賣(mài)方按照買(mǎi)方的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測(cè)及電參量越限報(bào)警；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢(xún)與打印；系統(tǒng)負(fù)荷、用戶(hù)權(quán)限管理等主要功能，實(shí)際細(xì)化功能賣(mài)方可以根據(jù)買(mǎi)方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。
整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于2#樓前面地下一層的動(dòng)力中心中，其他5個(gè)配電室分別位于1#、2#、3#、4#地下一層（其中3#有南北兩個(gè)配電室）。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了淄博運(yùn)動(dòng)員公寓4個(gè)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的智能管理。設(shè)計(jì)方案為4個(gè)樓內(nèi)的5個(gè)配電室，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器經(jīng)過(guò)光纖拉倒2#樓前面地下一層的動(dòng)力中心。5個(gè)配電室現(xiàn)場(chǎng)放置通訊機(jī)柜，儀表數(shù)據(jù)通過(guò)485接口，MODBUS通訊協(xié)議經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器輸送到動(dòng)力中心。
2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
隔層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開(kāi)關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集。
中間層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶(hù)，同時(shí)用戶(hù)可以通過(guò)系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能。
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，一般都采用二根連線，接線簡(jiǎn)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(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。
3 Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案
Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等）對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)完全相同，通過(guò)“組態(tài)”的方式可以縮短自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高集成效率。
該系統(tǒng)實(shí)施后，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)用電設(shè)備的一次系統(tǒng)圖顯示、各回路實(shí)時(shí)電參量遙測(cè)、重要回路電能報(bào)表、以及進(jìn)線回路的負(fù)荷用電趨勢(shì)、重要回路的分合閘報(bào)警、用戶(hù)權(quán)限管理等功能，圖表分別見(jiàn)圖2、3、4、5、6、7。
圖2系統(tǒng)一次圖
系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的三相電流及運(yùn)行狀況。
圖3 實(shí)時(shí)電參量
實(shí)時(shí)電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢(xún)、打印及導(dǎo)出。
圖4 電能報(bào)表
電能報(bào)表：重要回路電能按時(shí)間短進(jìn)行查詢(xún)計(jì)算、打印、導(dǎo)出。
圖5 趨勢(shì)曲線
趨勢(shì)曲線：各進(jìn)線回路及重要出線回路電流負(fù)荷趨勢(shì)曲線歷史記錄查詢(xún)。
圖6 分合閘報(bào)警信息
分合閘報(bào)警信息：各重要回路分合閘遙信報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警及歷史報(bào)警查詢(xún)。
圖7 用戶(hù)權(quán)限管理
用戶(hù)權(quán)限管理：用戶(hù)可配置不同用戶(hù)權(quán)限，增減用戶(hù)，修改密碼等。
系統(tǒng)特點(diǎn)
通訊線接點(diǎn)少，畫(huà)面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，方便用戶(hù)使用，各種功能可根據(jù)用戶(hù)的需求靈活變化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結(jié)束語(yǔ)
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網(wǎng)絡(luò)電力儀表，具有實(shí)施簡(jiǎn)明，投資少等顯著優(yōu)點(diǎn)，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場(chǎng)記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，減少工作人員，提高效率。同時(shí)，根據(jù)建立的電能計(jì)量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計(jì)劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。
參考文獻(xiàn)
任致程、周中編著 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 中國(guó)電力出版社 2007.4
朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術(shù) 2007年第1卷第4期
王振生 解析《變配電所計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)》智能建筑電氣技術(shù) 2006年第5卷第3期
中國(guó)電子商務(wù)服務(wù)聯(lián)盟成員單位 瓊ICP備