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哥斯達黎加國家體育場電力監(jiān)控系統(tǒng)
摘 要：隨著科學技術的不斷發(fā)展和進步，大型公共場所的用電量也與日俱增，如何更便捷的管理用電，并且保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行就非常值得關注了，同時，電路的智能控制亦日益成為智能控制的重要方面。變配電室自動化控制是一項提高配電室的安全，可靠穩(wěn)定的運行，降低運行維護成本，提高經(jīng)濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施，智能化的電路控制可實現(xiàn)多樣的控制組合以滿足不同場合的需求。本文就基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和ACR320ELK網(wǎng)絡電力儀表、ARTU-J16控制單元的監(jiān)控和智能管理系統(tǒng)，簡單的介紹一下組態(tài)軟件在配電室電能管理及電路智能控制方面的應用。該系統(tǒng)設計并實現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理，實現(xiàn)了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場操作斷路器的煩瑣，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。
關鍵詞：電力監(jiān)控軟件 電力儀表 電能管理
概述
該項目共有一個配電室、一個發(fā)電機房共2個配電房和一個場地照明燈光控制室，提供國家體育場的辦公、照明、場館照明、空調用電及其它用電等。所有回路均裝有ACR320ELK網(wǎng)絡電力儀表，能測量到配電室的電壓、電流、功率等電參量，同時可以通過電操機構實現(xiàn)各回路的遠程分合閘。根據(jù)客戶要求，設計的Acrel-3000電力監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)對各配電回路的遠程監(jiān)控和集中管理，而且還實現(xiàn)遠程分合閘操作；并能根據(jù)不同比賽規(guī)格實現(xiàn)場地照明的分級智能控制。
系統(tǒng)分析
本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍：項目啟動前甲方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供乙方設計參考。乙方按照甲方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；開關狀態(tài)遙信、分閘報警及斷路器遠程分合閘控制（此功能要求現(xiàn)場斷路器安裝有電操機構）；事件記錄，電能管理報表（生成日、月、年報表等相關報表）；系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能，實際細化功能乙方可以根據(jù)甲方的使用習慣和需求做可行性修改。
整個系統(tǒng)采用網(wǎng)絡分布式結構，監(jiān)控主機位于配電室內，另有發(fā)電機房各儀表亦通過雙絞線連接入整個監(jiān)控系統(tǒng)，配電室配電柜內安裝有本公司的ACR320ELK網(wǎng)絡電力儀表共計120多個回路。系統(tǒng)采用開放的通訊協(xié)議，通過現(xiàn)場總線與配電系統(tǒng)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和控制功能。
系統(tǒng)的結構
本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：
隔層主要的設備為：多功能網(wǎng)絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，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。
中間層主要為：通訊服務器，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。
站控層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設備，實現(xiàn)遠程遙控功能。
以上網(wǎng)絡儀表均采用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。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。
系統(tǒng)的主要功能
一、數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎，需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、有功功率P、無功功率Q、電度EPI及開關量。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(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。
二、人機交互
本電力監(jiān)控系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全英文顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示等。
場地照明燈光控制系統(tǒng)按照設計院要求，結合照明燈光的物理特性，通過智能腳本程序實現(xiàn)不同比賽要求的模式切換及控制，既滿足了設計要求，同時結合了燈光物理特性的智能腳本也可有效延長設備的使用壽命。
三、故障報警及事故追憶
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。
四、電能成本管理
自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計，實現(xiàn)具有電能統(tǒng)計功能，同時生成日、月、年報表等。
五、用戶權限管理
可根據(jù)甲方要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設置用戶的權限。針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，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，可靠運行。
六、運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況、實時顯示重要回路的電流、功率數(shù)據(jù)，以及查詢歷史電流、功率數(shù)據(jù)等。
七、報警設置
電壓上限設置：可以為高壓進線電壓，低壓相電壓、線電壓分別設置上限，當實時數(shù)據(jù)超過上限，該數(shù)據(jù)有黑色變成紅色，并且在實時報警和歷史報警中都留下記錄。
負荷上限設置 ：可以為高壓進線負荷、各變壓器負荷分別設置上限，當實時數(shù)據(jù)超過上限，該數(shù)據(jù)有黑色變成紅色，并且在實時報警和歷史報警中都留下記錄。如圖
這樣就給管理帶來很多方便。
系統(tǒng)特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應現(xiàn)場設備的運行狀況，同時系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
結束語
本文講述了體育場綜合自動化控制系統(tǒng)的特征、結構及其功能。該系統(tǒng)是一個龐大系統(tǒng)工程的一部分，要實現(xiàn)體育場電力監(jiān)控的自動化控制功能，還有許多技術問題需要攻關解決，作者相信在不太遠的一段時間管理便捷化的場館自動化控制系統(tǒng)，必將有更進一步的發(fā)展。
參考文獻
[1] 任致程、周中編著 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4
[2] 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 2007年第1卷第4期
[3] 王振生 解析《變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)》智能建筑電氣技術 2006年第5卷第3期
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