重汽精鑄件加工部配電室改造項目電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究及應用

摘要：介紹重汽精鑄件加工部配電室改造項目，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現(xiàn)場的各種電參量和狀態(tài)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所變配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

0概述 

        中重汽集團濟南卡車股份有限公司是中重型汽車生產廠家，始建于1935年，是中重型汽車生產廠，曾經開發(fā)和制造了重型汽車（黃河 JN150）。

1需求分析

       重汽精鑄件加工部配電室改造項目需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、分析處理，具體軟件功能要求如下：

電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以次圖形式直觀動態(tài)顯示。在畫面上顯示各回路的電參量、回路名稱等信息。

       對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

       對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。

       對各回路儀表進行實時通訊狀態(tài)顯示。

       多用戶權限管理，便于分級操作。

       安科瑞產品具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不僅限于此，其技術性能應滿足對配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2  技術標準

本技術規(guī)范書引用的家和行業(yè)標注如下：

ISO/IEC11801 《綜合布線標準》

GB/50198 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

GB50054-2011 《低壓配電設計規(guī)范》

IEC 61587 《電子設備機械結構系列》

DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009 《1部分：總則》

DL/T 698.2-2010 《2部分：主站技術規(guī)范》

DL/T 698.31-2010  《3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求》

DL/T 698.35-2010  《3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》

DL/T 698.41-2010 《4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》

DL/T 698.42-2010 《4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》

3  系統(tǒng)方案

       監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對重汽精鑄件加工部配電室改造項目變配電進行用電監(jiān)控與管理。監(jiān)控范圍為變配電所現(xiàn)場的14臺AM5型微機保護裝置、15只ACR型多功能電力儀表、2只溫控儀、1臺直流屏，這些設備通過485總線直接接入本變電所內數(shù)據(jù)采集器，通過網(wǎng)線上傳數(shù)據(jù)至變電所值班室主機，從而在監(jiān)控主機上實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

1）站控管理層

       站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網(wǎng)絡通訊層

       通訊層主要是由串口服務器及總線網(wǎng)絡組成。串口服務器主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏；總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

        10kV回路安裝的AM5 系列產品具有統(tǒng)的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求，滿足個性化定制需求，廣泛應用于建筑、工業(yè)、能源等領域。可提供 12 路交流輸入（標準硬件包括：三相保護電流、兩個零序電流、三相測量電流及 4 個電壓通道），16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點輸出，可滿足絕大多數(shù)場合下中低壓系統(tǒng)間隔層的保護測控要求。

        低壓回路采用的ACR系列多功能電力儀表是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，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。并且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、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)及智能建筑等領域。

        現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入串口服務器，經串口服務器到達該配電間監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

4  系統(tǒng)功能

功能特點

        本系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)具有次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡結構圖顯示；系統(tǒng)提供了友好的人機交互界面，切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

        安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。主要功能：系統(tǒng)將用戶的級別分為操作工、班長、工程師、系統(tǒng)管理員四個等級，每個等級可以分別賦予不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、遙控操作、報表管理、系統(tǒng)配置、用戶管理等。系統(tǒng)管理員為等級用戶，高級用戶可添加、刪除下級別的用戶。

配電監(jiān)測界面

       安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好，能夠以配電次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器合、分狀態(tài)，以及有關故障、告警等信號。

主要功能：次圖顯示各回路對應回路名稱、三相電流、三相線電壓、總有功功率、總功率因數(shù)，斷路器合分位狀態(tài)。

配電監(jiān)測功能

通訊狀態(tài)

       安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現(xiàn)場各設備的通訊狀態(tài)，及時維護出現(xiàn)異常的設備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

主要功能：具備完整的系統(tǒng)通訊拓撲結構圖，實時顯示設備通訊狀態(tài)，紅色狀態(tài)表示對應設備通訊正常，綠色狀態(tài)表示設備通訊異常。系統(tǒng)主機和串口服務器/通訊管理機旁標明設備分配IP地址，各設備旁標識了設備地址和設備回路編號。

通訊狀態(tài)圖

電參量報表

       安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有實時電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲和管理功能，所有實時采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、時間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過報表方式顯示出來。

       主要功能：查詢各回路或者設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。電參量報表也支持導出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導出PDF格式文件。

電參量報表功能

電能報表

        安科瑞Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可分析追溯，維護計量體系的正確性。

主要功能：具有起始時間和結束時間的時間選擇框，選定想要查詢的時間段后，通過點擊查詢按鈕可查詢出系統(tǒng)項目范圍內所有配電回路的用電量?？赏ㄟ^導出按鈕將報表以Excel形式導出保存，通過打印按鈕進行報表打印。

電能報表功能

報警及事件

        實時報警窗口監(jiān)測系統(tǒng)所采集的遙測量。報警窗口會在系統(tǒng)運行時自動打開，并直隱藏在后臺。

當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

通過調節(jié)開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統(tǒng)報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

5  結束語

        在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在重汽精鑄件加工部配電室改造項目的應用，可以實現(xiàn)對變電所供配電回路用電的實時監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限可彈出報警對話框，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

作者簡介：繆建梅，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護器的研發(fā)與應用