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新宏博通訊科技有限公司電力監控系統設計方案
安科瑞 徐玉麗 韓來發
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇 江陰
摘要：本文介紹了基于Acrel-3000電力監控電能管理系統及網絡多功能儀表，設計并實現了一套分散采集集中管理的自動化配電系統。通過計算機網絡技術，對變配電設備實現遠程精細、實時監控，避免人工采集數據的偏差，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優點。
關鍵詞：電力監控軟件；網絡電力儀表；配電自動化監測；應用
0 引言
配電自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，改善電能質量，向用戶提供優質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。
隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載不斷涌現，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰，以實現配電系統持續可靠、高效低耗的運行。
本文以新宏博通訊科技有限公司電力監控系統為例子，簡單介紹變電站的配電自動化監測系統。
1 項目簡介
蘇州工業園區新宏博通訊科技有限公司（以下簡稱新宏博）是一家中外合資企業，由（中資）蘇州工業園區新宏博通訊科技有限公司與（港資）香港潤宏實業有限公司投資1200萬成立的合資公司——公司座落在蘇州工業園區（三區）蘇勝東路勝港街88號，占地14000平方米，總建筑面積為12767平方米，已建成綜合辦公樓與一期生產車間4000平方米。公司專業從事通訊行業安全防范產品研制開發、生產制造和市場銷售為一體的綜合型企業。由于新宏博工廠用電量比較大，并且為響應國務院制定的一系列促進節能減排的政策措施，更好的對配電系統進行監控管理。因此建立了后臺電力監控與電能管理系統，對配電進行智能化管理。
變配電系統主要由工廠一樓配電柜和倉庫配電柜進行變配電管理，工廠一樓配電柜提供整個新宏博生產所需電力，倉庫配電柜提供新宏博全部辦公及后勤用電。進線由外邊開閉所引來，并且監控值班室設置在主樓的三樓監控室。因此，為實現對整個新宏博公司電力系統的實時監控及對各區用電的電能管理，在值班室設立了監控中心，基于ACREL-3000的電力監控與電能管理系統后臺，實現對整個配電系統的實時監控與電能管理。現場共計一個進線回路，21個出線回路。其中進線回路配置安科瑞的ACR330ELH，實現對該回路的主要電參量的測量，其中包括三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、頻率、功率因數、電能的峰平谷電能、電流的2-31次諧波以及斷路器分合狀態信號等。配電柜出線回路，配置ACR220E電力儀表，ACR220E多功能電表，為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，規格為220/380V、5A，電流經互感器接入，精度0.5級，廣泛應用于高、低壓進線柜、聯絡柜、出線柜、動力柜等場合，帶RS485接口，Modbus通訊協議，詳細配置清單如表一所示：
表1：
2 用戶需求
由于本企業用電量較大，為了響應國務院制定的一系列促進節能減排的政策措施，更好的對配電系統進行監控管理，需配置一套電力監控及電能管理系統，完成對整個企業主要回路用電狀況的實時監測，并能通過歷史數據對企業內部各部門用電情況進行分析，以提出有效的節能整改方案及措施。
3 設計方案
3.1 設計標準
3.2 系統結構
Acrel-3000電力監控與電能管理系統以監控主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數據采集、開關狀態監測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監控系統。該系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，如圖1所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。
1）站控管理層
站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。監測系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
監控主機：用于數據采集、處理和數據轉發。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。
打印機：系統召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS：保證計算機監測系統的正常供電，在整個系統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行，提供足夠的時間進行數據存儲。
2）網絡通訊層
通訊層設備為NPORT5232I串口服務器。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。
3）現場設備層
現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。測量儀表擔負著最基層的數據采集任務，其監測的數據必須完整、準確并實時傳送至監控主機。
3.3 系統功能
數據采集與管理
配電系統的數據采集主要通過現ACR網絡多功能儀表、PT、CT將現場各回路電力系統運行參數，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態、保護信息以及故障等開關量狀態；現場設備將所采集和處理過的信號經屏蔽雙絞線上傳只通訊管理機經光纖或者五類線等媒介上傳至站控管理層。各間隔級單元相互獨立的存在于整個通訊網絡中，增強了整個系統的可靠性及可用性。ACR網絡多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數據最高傳輸速率為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。
信息處理
對信號采集系統所采集實時數據進行統計、分析、計算，將數據進行定時存儲。并通過計算產生每日/周/月/年用電量；每日/周/月/年最大負荷及最大負荷出現時間，對存在故障隱患的設備及時提出整改；通過電能分時計量累計電費，對不合理用電單位提出科學合理的改進；通過邏輯運算計算出設備正常、異常出現次數，存儲事故發生時間、原因。電能報表如圖2所示：
畫面顯示
19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態、各回路當前電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設備動作及復位信息。實時畫面如圖3所示：
畫面顯示
負荷趨勢曲線提供了某一段時間內該回路的負荷趨勢，方便管理員掌握用電設備的運行狀況，對存在故障隱患的設備及時提出整改，對不合理用電單位提出科學合理的改進。如圖4所示：
系統特點
通訊線接點少，畫面顯示直觀，數據刷新快，及時反應現場設備的運行狀況，同時系統操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據用戶的需求靈活變化，系統的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。
4 結束語
本文的配電自動化監測報警系統功能平臺，實現的是基于B/S結構模式下的一種監測軟件，在電力監控系統中配置網絡電力儀表，方便實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，逐步提高配電自動化監測報警的水平。
參考文獻
[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社
作者簡介：
徐玉麗 韓來發 (1985-)，男，本科，畢業于南京信息工程大學，從事變配電監控系統工作。
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