任華

安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801

摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴越來越廣泛，而現(xiàn)階段國內(nèi)電力系統(tǒng)的運營成本還相對較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個電力系統(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)的運營成本，本文通過福建龍巖大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在辦公大樓中的應(yīng)用。

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

0 引言

配電自動化，是一項集計算機(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，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強(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，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。本文通過對福建龍巖青年大廈電力監(jiān)控的建設(shè)，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在辦公建筑中的應(yīng)用

1 項目概述及建設(shè)目標(biāo)

福建龍巖青年大廈位于龍巖市商務(wù)營運中心J地塊，總投資1.8億元，總建筑面積39500平米，總高為92米，共22層（地下1層，地上21層），其中地下1層為車庫及人防，1至3層為商務(wù)金融及配套服務(wù)用房，4至21層為高端寫字樓。整個大樓用電分為10kV和0.4kV ，其中10kV部分包括兩路進(jìn)線以及兩路變壓器出線。0.4kV部分包括兩路變壓器進(jìn)線以及74路低壓出線回路，負(fù)責(zé)整棟大樓照明插座、動力、空調(diào)等設(shè)備供電。

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

1.遠(yuǎn)程觀測。要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的對電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開關(guān)狀態(tài)、剩余電流等信息進(jìn)行檢測。

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

3.報警。要求系統(tǒng)能夠通過設(shè)定，對各種信息進(jìn)行報警。4.顯示。要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運作信息。

2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。 本項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(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，能夠與計算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 依據(jù)新建辦公樓的配電情況和辦公室分布情況，能耗在線監(jiān)測系統(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)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

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

通訊層使用的設(shè)備為NPORT5630串口服務(wù)器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(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，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測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。根據(jù)本項目的實際特點，在本項目方案設(shè)計時為低壓配電回路每個回路安裝ARCM200L-Z智能儀表，實現(xiàn)每個回路剩余電流、溫度、三相電流、三相電壓、頻率、功率、四象限電能等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎(chǔ)。對于福建龍巖青年大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設(shè)備相對較少，而且大多集中分布于一個配電時內(nèi)，此時，可以先把每個設(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)，來實現(xiàn)與主機(jī)的傳遞。 2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進(jìn)行設(shè)計，并實現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；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??；系統(tǒng)負(fù)荷實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

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關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進(jìn)行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的工作狀態(tài)，以及斷電保護(hù)、運行故障等報警信息進(jìn)行采集，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)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。

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斷路器分合狀態(tài)以及保護(hù)動作的前后順序進(jìn)行記錄，它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進(jìn)而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄和存儲。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對保護(hù)裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準(zhǔn)確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。

2.3.3遠(yuǎn)程操作

電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，使工作人員可以遠(yuǎn)程對電流、電壓等信息進(jìn)行觀測，對系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，對保護(hù)裝置的狀態(tài)進(jìn)行評估，更便于工作人員在遠(yuǎn)程對隔離開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計人工操作系統(tǒng)，當(dāng)電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以人工進(jìn)行處理。

2.3.4電能管理

為了實現(xiàn)對本大樓內(nèi)各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計了電能管理報表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了企業(yè)管理辦公能源消耗。

3、供配電設(shè)計中應(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)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運營成本，電力監(jiān)

控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設(shè)計中不可或缺的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準(zhǔn)的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計中運用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇監(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)程觀測以及遠(yuǎn)程控制等功能的設(shè)備，而一些高端電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。 在商務(wù)樓、寫字樓等場所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(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，能夠與計算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

參考文獻(xiàn)

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

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設(shè)計》，姚強(qiáng)，科技天地

作者簡介：

任華，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，工程師， 

技術(shù)交流： 021-59104851 郵箱：2880157851@qq.com 網(wǎng)址：http://www.acrel-em.com/