胜利服务区办公生活基地10KV配电工程电力监控系统的研究及应用

摘要：介绍胜利监理东营西郊现代服务区办公生活基地10KV配电工程，采用综合保护装置、智能电力仪表，采集配电现场的各种电参量和状态信号。系统采用现场地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-2000电力监控系统实现变电所变配电回路用电的实时监控和管理。

关键词：胜利监理东营西郊现代服务区办公生活基地10KV配电工程；变配电所；智能电力仪表；Acrel-2000；电力监控系统。

0概述 
1胜利监理东营西郊现代服务区办公生活基地项目占地42.9亩，总建筑面积2.6万平方米,主要是满足办公、会议、实验、文化体育、餐饮、职工住宿等功能。

2需求分析
  办公生活基地的配电室监控需要实现数据集中管理、分析处理，具体软件功能要求如下：
  电压、电流、功率、功率因数及频率等监测信息实时刷新，并以一次图形式直观动态显示。在画面上显示各回路的电参量、回路名称等信息。
  对各回路的电流绘制趋势曲线，便于分析该回路配电运行工况。
  对各回路的电能集抄功能，并可生成时间段内符合客户管理需求的用电报表。
  对各回路仪表进行实时通讯状态显示。
  多用户权限管理，便于分级操作。
  安科瑞产品具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

3 技术标准
本技术规范书引用的和行业标注如下：
                        ISO/IEC11801                      《综合布线标准》
                        GB/50198                             《监控系统工程技术规范》
                        GB50054-2011                    《低压配电设计规范》
                        IEC 61587                            《电子设备机械结构系列》
                        DL/T448-2000                     《电能计量装置技术管理规程》
                        DL/T 698.1-2009                 《第1部分：总则》
                        DL/T 698.2-2010                 《第2部分：主站技术规范》
                        DL/T 698.31-2010               《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》
                        DL/T 698.35-2010               《第3-5部分：电能信息采集终端技术规范-低压集中抄表终端特殊要求》
                        DL/T 698.41-2010               《第4-1部分：通信协议-主站与电能信息采集终端通信》
                        DL/T 698.42-2010               《第4-2部分：通讯协议-集中器下行通信协议》
3 系统方案
  监控系统主要实现对胜利监理东营西郊现代服务区办公生活基地10KV配电工程变配电进行用电监控与管理。监控范围为变配电所的综合保护装置、变压器温控仪、直流屏、多功能仪表。系统接入5台AM5型微机保护装置和55只ACR型多功能电力仪表，485总线直接接入本变电所内数据采集器，通过网线上传数据至变电所值班室主机，从而在监控主机上实现总线上仪表与监控主机的数据连通。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

系统网络拓扑图

1）站控管理层
  站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。
2）网络通讯层
  通讯层主要是由串口服务器及总线网络组成。串口服务器主要功能是监测现场智能仪表、综合保护装置、直流屏；总线网络的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。
3）现场设备层
  10KV回路安装的AM5 系列产品具有统一的软硬件平台、强大的保护逻辑图形化可编程功能和丰富的接口资源，能够适应 35kV 及以下电压等级的各种变配电测控保护要求，满足个性化定制需求，广泛应用于建筑、工业、能源等领域。可提供 12 路交流输入（标准硬件包括：三相保护电流、两个零序电流、三相测量电流及 4 个电压通道），16 路可编程遥信输入，10 路可编程继电器接点输出，可满足绝大多数场合下中低压系统间隔层的保护测控要求。
  低压回路采用的ACR系列多功能电力仪表是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。并且本仪表带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。
配电一次图见图（1），功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障；断路器变位时会发出信号，提醒用户及时处理故障。
  现场设备层是数据采集终端，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入串口服务器，经串口服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程监控。
  现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能仪表数量在25只左右，然后将数据上传至串口服务器，进而将数据上传至当地监控终端。

4 系统功能
功能特点
  本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统提供了友好的人机交互界面，一切操作均可在界面上进行，而且具有远程显示功能。
登录界面
  安科瑞Acrel-2000电力监控系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。主要功能：将用户的级别分为操作工、班长、工程师、系统管理员四个等级，每个等级可以分别赋予不同的操作权限，包括进入运行、退出运行、遥控操作、报表管理、系统配置、用户管理等。系统管理员为等级用户，高一级用户可添加、删除下一级别的用户。

配电监测界面
  安科瑞Acrel-2000电力监控系统人机界面友好，能够以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器合、分状态，以及有关故障、告警等信号。
主要功能：一次图显示各回路对应回路名称、三相电流、三相线电压、总有功功率、总功率因数，断路器合分位状态。

配电监测功能

通讯状态
  安科瑞Acrel-2000电力监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。从而方便运行维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，及时维护出现异常的设备，保证系统的稳定运行。
主要功能：具备完整的系统通讯拓扑结构图，实时显示设备通讯状态，红色状态表示对应设备通讯正常，绿色状态表示设备通讯异常。系统主机和串口服务器/通讯管理机旁标明设备分配IP地址，各设备旁标识了设备地址和设备回路编号。

通讯状态图

电参量报表
  安科瑞Acrel-2000电力监控系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、时间或选择查询近更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。
主要功能：查询各回路或者设备时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。电参量报表也支持导出Excel格式文件，还可以根据用户要求导出PDF格式文件。

电参量报表功能

电能报表
  安科瑞Acrel-2000电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可分析追溯，维护计量体系的正确性。
主要功能：具有起始时间和结束时间的时间选择框，选定想要查询的时间段后，通过点击查询按钮可查询出系统项目范围内所有配电回路的用电量。可通过导出按钮将报表以Excel形式导出保存，通过打印按钮进行报表打印。

电能报表功能

及事件
实时
  实时窗口监测系统所采集的遥测量。窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。
  当有电流或者电压越限，并且触及界*，“相应实时”窗口会自动弹出，并以红色字体显示具体的信息：回路名、越限的电参量、值等。
历史
  通过调节开始时间和结束时间，即可查询到过去任意时间段内的系统信息，包括遥测和遥信，还包括具体的时间，类型，内容等。

5 结束语
  在当今配电设施的应用中，变电所的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在胜利监理东营西郊现代服务区办公生活基地10KV配电工程的应用，可以实现对变电所供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限可弹出对话框，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为解决用电问题提供了真实可靠的依据。

参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10