電能管理系統(tǒng)在云南建行本部變電所改造的應(yīng)用

 Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進(jìn)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(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機(jī)的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。本項目為中國建設(shè)銀行股份有限公司云南分行本部地下B2變電所改造。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對銀行變電所內(nèi)的低壓配出線進(jìn)行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、可靠和高效。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)中國建設(shè)銀行股份有限公司云南分行本部地下B2變電所的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)測與電能管理;監(jiān)測范圍為改造變電所的T1、T2變壓器的饋線柜、母聯(lián)柜、電容補(bǔ)償柜，變壓器的相間溫度、配電室和發(fā)電機(jī)房的溫濕度，饋線柜和母聯(lián)柜側(cè)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。該系統(tǒng)總計有29只儀表，分4條總線，都是直接通過屏蔽雙絞線走管道拉至值班室后連接到串口服務(wù)器上，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層;如圖(1)所示：

圖(1)

間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(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(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)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(yuǎn)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(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

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)最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動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個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

2電力監(jiān)控系統(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(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)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、諧波量、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)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(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)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(jī)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(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運(yùn)行參;畫面實時動態(tài)刷新;模擬量顯示;開關(guān)量顯示;連續(xù)記錄顯示等。

2.3歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機(jī)交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運(yùn)行情況提供了良好的軟件支持。

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(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)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)的安全，可靠運(yùn)行?？梢酝ㄟ^用戶管理進(jìn)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(quán)限的修改。

2.6運(yùn)行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)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(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨

勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

2.7遠(yuǎn)程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

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

3案例分析

3.1客戶要求

中國建設(shè)銀行股份有限公司云南分行本部變電所的0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行用電監(jiān)測與電能管理;監(jiān)測范圍為地下B2變電所改造的T1、T2變壓器聯(lián)絡(luò)柜、母聯(lián)柜、電容補(bǔ)償柜、變壓器相間溫度、配電室溫濕度、發(fā)電機(jī)溫濕度，饋線柜側(cè)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。

客戶提供的配電室電力監(jiān)測需求表(列舉)：

v諧波報表功能，下圖是客戶要求實現(xiàn)的數(shù)據(jù)顯示，主要完成對低壓出線回路的諧波分量統(tǒng)計，為值班人員提供了直觀、精確、可靠的電網(wǎng)質(zhì)量報表。

v機(jī)房環(huán)境、變壓器相間溫度報表功能，下圖是客戶要求實現(xiàn)的數(shù)據(jù)顯示，主要完發(fā)電機(jī)房和配電室溫濕度統(tǒng)計，變壓器相間溫度風(fēng)機(jī)啟停的檢測。

v機(jī)房環(huán)境、變壓器相間溫度報表功能，下圖是客戶要求實現(xiàn)的數(shù)據(jù)顯示，主要完發(fā)電機(jī)房和配電室溫濕度統(tǒng)計，變壓器相間溫度風(fēng)機(jī)啟停的檢測。

v客戶對報表的要求：對各回路的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、2-31各次諧波分量、相間溫度℃，發(fā)電機(jī)房和配電室溫濕度做相應(yīng)的報表并支持查詢歷史數(shù)據(jù)打印功能，用餅圖的形式顯示四個中心機(jī)房的負(fù)載率。

3.2針對本項目軟件實現(xiàn)功能

本改造項目中部分低壓出線回路采用北京愛博II50多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表，兩個變壓器采用LD-B10-10F溫度巡檢儀，配電室和發(fā)電機(jī)房采用HD30溫濕度儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)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、諧波量等多種電參量。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)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(lǐng)域。

1#主變壓器一次圖見圖(1)，功能有電量遙測主要監(jiān)測運(yùn)行設(shè)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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括：開關(guān)的分、合閘運(yùn)行狀態(tài)和通訊故障報警。

圖(1)1#主變壓器一次圖

參數(shù)抄表功能，主要完成對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢供變電所2臺變壓器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。見圖(2)。

圖(2)參數(shù)抄表

用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。見圖(3)。

圖(3)電能報表

電能年、月、日報表功能，主要完成對低壓出線回路的電能進(jìn)線年、月、日統(tǒng)計，還配電能餅圖，為值班人員提供了直觀、精確、可靠的年、月、日報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。見圖(4)和圖(5)。

圖(4)

圖(5)

諧波報表功能，主要完成對低壓出線回路的諧波分量統(tǒng)計，為值班人員提供了直觀、精確、可靠的電網(wǎng)質(zhì)量報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出、歷史數(shù)據(jù)查詢和報表打印等功能。見圖(6)。

圖(6)諧波報表

機(jī)房環(huán)境、變壓器相間溫度報表功能，左圖是客戶要求右圖是軟件實現(xiàn)的，主要完發(fā)電機(jī)房和配電室溫濕度統(tǒng)計，變壓器相間溫度風(fēng)機(jī)啟停的檢測。為值班人員提供了直觀、精確、可靠的變壓器運(yùn)行情況和機(jī)房環(huán)境報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出、歷史數(shù)據(jù)查詢和報表打印等功能。見圖(7)和圖(8)。

圖(7)變壓器相間溫度

圖(8)機(jī)房環(huán)境檢測

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)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖(9)。

圖(9)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖

負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運(yùn)行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換;幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖(10)。

圖(10)趨勢曲線圖

4結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全國各地重點工程項目、標(biāo)志性建筑/大型公共設(shè)施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在中國建設(shè)銀行股份有限公司云南分行本部地下B2變電所改造的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變電所低壓配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機(jī)等組成電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對模擬分合閘、負(fù)載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，并生成各種電能報表、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，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。