電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)在北京首科大廈的應用

0引言

變配電（變電、配電）系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術與設備相結(jié)合，將變配電系統(tǒng)的監(jiān)測、控制、計量、供電工作有機地融合在一起，從而改進供電質(zhì)量，力求供電安全、可靠、方便、靈活、經(jīng)濟、管理更為有效，提高服務水平，減少運行費用。

安科瑞的Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件借助了計算機、通訊設備、計量保護裝置等，為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)檢測及遠程控制提供了基礎平臺。該電力監(jiān)控系統(tǒng)可以提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，主要包括實時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower等。

本文以北京首科大廈為例，探討電力監(jiān)控系統(tǒng)在CBD中央商務區(qū)中的應用。

1項目介紹

首科大廈位于北京麗澤金融商務區(qū)，該園區(qū)為北京市“一主一副三新四后臺”金融總體布局的重要組成部分，是繼CBD、金融街后北京市傾力打造的又一金融發(fā)展中心，升值潛力巨大。首科大廈占地面積14589平米，總建筑面積106284平米，綠化4585平米，綠環(huán)率40%，使用率66%。A座高度95.7米，共26層， B座高度68.4米，共18層。

上海安科瑞電氣股份有限公司于2012年9月承接北京首科大廈電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實施。

2用戶需求

本項目為首科大廈電力監(jiān)控項目，現(xiàn)場2個配電室，共180塊儀表網(wǎng)絡電力儀表。該項目為北京首科大廈變電所改造項目，供配電為高壓10kV、低壓400V配電，總共兩個變電所，即1#變電所和2#變電所，監(jiān)控值班室位于1#變電所，2#變電所與1#變電所之間相距大約500米。系統(tǒng)主要監(jiān)控低壓配電柜中安裝的智能儀表的狀態(tài)。通過組態(tài)軟件Acrel-2000，實現(xiàn)對現(xiàn)場儀表的實時監(jiān)測，并記錄歷史數(shù)據(jù)自動生成報表，以便查詢。配電系統(tǒng)中采用上海安科瑞的多功能智能儀表（PZ96L-E4/KC），通過Acrel-2000和部分其他硬件集成后臺監(jiān)測系統(tǒng)，獨立穩(wěn)定運行，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的電力監(jiān)控與電能管理。

3設計方案

現(xiàn)場設備全集中在2個配電室中，業(yè)主的電氣值班室就近安排在其中1個配電室，本系統(tǒng)監(jiān)控中心也安置在該值班室中。系統(tǒng)組網(wǎng)采用常見的3層結(jié)構，站控管理層、通訊管理層和現(xiàn)場設備層。

3.1參考標準

系統(tǒng)的設計滿足以下所列制造和試驗標準：

ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》

JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設計規(guī)范》

GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》

GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》

GBJ63-93 《電力裝置電測量儀表裝置設計規(guī)程》

GB2887 《計算站場地技術要求》

GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

GB50254/59-96 《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》

IEC-61131-3 《圖形可編程標準》

3.2組網(wǎng)結(jié)構圖拓撲圖

為滿足配電室統(tǒng)一監(jiān)控的要求，配電現(xiàn)場安裝的安科瑞公司網(wǎng)絡電力儀表通過屏蔽雙絞線手拉手式相連至后臺主機內(nèi)的工業(yè)串口卡，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，存儲，處理，實時顯示以及歷史查詢,組網(wǎng)結(jié)構圖拓撲結(jié)構如圖1所示：

圖1

4 系統(tǒng)功能

上位機軟件采用Acrel – 2000電力監(jiān)控軟件，通過軟件進行設備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。

4.1配電系統(tǒng)一次示意圖： 0.4kV配電室配電回路運行狀態(tài)使用一次圖形式顯示，：0.4kV回路的母線電壓，進線、母聯(lián)或發(fā)電機雙切回路的三相電流、有功無功功率、功率因數(shù)和頻率；各饋線回路的三相電流和剩余電流。界面標注回路編號、用途、斷路器編號、互感器變比，回路用途可由擁有管理員權限的用戶修改。0.4kV回路界面如下圖2、3所示：

圖2

4.2報表功能：通過報表功能可以查詢?nèi)我鈺r刻主要回路的全常規(guī)電參量數(shù)據(jù)、低壓回路的用電量、低壓饋線回路的漏電流值和配電線纜溫度值。用戶主要關注的是用電量報表，用電量報表用于對租戶進行電費收費計量以及與供電局數(shù)據(jù)核對后進行成本核算，如下圖4、5所示；

圖4

圖5

4.3趨勢曲線：Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡進行質(zhì)量分析。如下圖6所示。

圖6

4.4事故報警和追憶：電力監(jiān)控系統(tǒng)定義了所有配電回路過負荷及開關量變位實時報警和歷史報警查詢等功能，如下圖7所示，列表中列出報警發(fā)生和恢復的時間、回路名稱、回路編號、數(shù)據(jù)點、報警內(nèi)容和報警值等數(shù)據(jù)。

圖7

5 運行效果

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為CBD中心商業(yè)區(qū)必然選擇，Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)完成以后，減少了電氣值班人員，實現(xiàn)了現(xiàn)場信息的實時監(jiān)測；通過報警窗口的應用，消除了電氣故障，遠程的遙控操作，使值班人員更加安全，整套工作的實施也更加人性化。

6 結(jié)束語

本文以Acrel-2000智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的三層網(wǎng)絡拓撲結(jié)構為核心，分析了網(wǎng)絡拓撲結(jié)構的選型，以及Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，配置網(wǎng)絡電力儀表具有實施簡明、投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

最后，雖然Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)為用戶提供的是一套完整的數(shù)據(jù)，具體用到生產(chǎn)管理當中時，還需要人為的對數(shù)據(jù)進行深刻的分析和加工。只有不斷的去運用這套系統(tǒng)，才能從中發(fā)現(xiàn)它更多的益處。