周菁

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰

摘要

     基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對(duì)電力資源的依賴越來(lái)越廣泛，而現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本還相對(duì)較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢(shì)在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的促進(jìn)電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，本文通過(guò)天津運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)化基地電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在公建大樓中的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；監(jiān)控系統(tǒng)

0  引言

     配電自動(dòng)化，是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

     隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加的電力監(jiān)控管理解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)上述變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、低耗的運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)哈爾濱銀行電力監(jiān)控的建設(shè)，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在公共建筑中的應(yīng)用

1   項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

     天津運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)化基地是亞洲大的航天產(chǎn)業(yè)基地，包括焊接、鑄造、鉚接、復(fù)合材料等約30個(gè)單體項(xiàng)目，天津基地已具備研制大火箭需要的全部功能，進(jìn)入大火箭關(guān)鍵技術(shù)研制的突破階段。二十萬(wàn)平方米的一期工程完工后，從部件加工到總裝、試驗(yàn)，各項(xiàng)有關(guān)研制的功能都將具備。二期工程建設(shè)規(guī)模約三十萬(wàn)平方米，將根據(jù)國(guó)家航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求陸續(xù)投入建設(shè)。本項(xiàng)目中有92臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備納入后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，具體為型號(hào)為ACR系列儀表、P系列儀表。

     本電力監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個(gè)方面：

(1).遠(yuǎn)程觀測(cè)。要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息進(jìn)行檢測(cè)。

(2).遠(yuǎn)程通信。要求系統(tǒng)能夠及時(shí)的傳遞設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)以及故障信息。

(3).報(bào)警。要求系統(tǒng)能夠通過(guò)設(shè)定，對(duì)各種信息進(jìn)行報(bào)警。

(4).顯示。要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運(yùn)作信息。

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

     在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要充分考慮客戶的實(shí)際需求，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。    

     本項(xiàng)目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓內(nèi)高、低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高商業(yè)人員的工作效率。    

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)   

     依據(jù)新建大樓的配電情況分布情況，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

     站控管理層管理人員與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互的直接窗口，對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

     通訊層使用的設(shè)備為NPORT5610串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。

     現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測(cè)量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。現(xiàn)場(chǎng)配置ACR系列儀表、P系列儀表，實(shí)現(xiàn)每個(gè)回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監(jiān)測(cè)；并對(duì)每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)、事故信息等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)   

     電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)功能的基礎(chǔ)。把現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)設(shè)備就地與總線連接，之后在把各條總線全部接入通訊網(wǎng)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。    

2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

     系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了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；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

圖2 故障報(bào)警窗口

2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

     數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開(kāi)關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對(duì)線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，開(kāi)關(guān)量的采集則主要是對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運(yùn)行故障等報(bào)警信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢。

2.3.2數(shù)據(jù)記錄

     電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對(duì)斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動(dòng)作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長(zhǎng)時(shí)間的、大量的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對(duì)故障信息的記錄，即對(duì)故障發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對(duì)故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，從而便于工作人員解決。

圖3 一次圖

2.3.3電能管理

     為了實(shí)現(xiàn)對(duì)本大樓內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電能管理報(bào)表，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表并有報(bào)表打印功能，并可對(duì)某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立的用能管理考核制度。通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐管理人員節(jié)能意識(shí)大大提高，的節(jié)約了能源消耗。如圖4所示。

3   供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

    綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提率、減少損失、降低運(yùn)營(yíng)成本，電力監(jiān)

     控系統(tǒng)能夠確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營(yíng)成本，也成為供配電設(shè)計(jì)中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過(guò)人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計(jì)中運(yùn)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測(cè)以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。

圖4電能報(bào)表

     在公共建筑等場(chǎng)所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓內(nèi)低壓配電回路的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高工作人員的工作效率。參考文獻(xiàn)

[1]《電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國(guó)電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)