變配電監(jiān)控系統(tǒng)在上海華山醫(yī)院病房新建工程中的應用

變配電監(jiān)控系統(tǒng)在上海華山醫(yī)院病房新建工程中的應用

袁凱¹陸明²
1 上海世紀都城建筑設計研究院有限公司，上海 崇明 202150
  2上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘    要：介紹一種在10/0.4KV配電系統(tǒng)中，加裝智能電力儀表和變配電監(jiān)控系統(tǒng)，對于主要回路的電壓、電流、頻率、功率因數、有功電能等電參量和開關信號進行實時采集；經組網遠傳至后臺，從而實現對低壓配電系統(tǒng)的電力狀態(tài)實時監(jiān)控和能耗監(jiān)測。
關鍵詞：變配電監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-3000 型；RS485通訊；能耗監(jiān)測

0　 概述 
　　上海華山醫(yī)院病房樓是一幢醫(yī)用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測的要求，需要對樓內的高壓進線、低壓配出線和各樓層內配電箱進行電力監(jiān)控，以保證用電的安全、。
　　Acrel-3000型低壓智能配電系統(tǒng)，利用現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數據采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的現場設備連接為一個有機的整體，實現遠程監(jiān)控和集中管理。

1　 配電監(jiān)控系統(tǒng)構成
　　本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網絡結構即現場設備層、網絡通訊層和站控管理層如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)拓撲結構

　　現場設備主要的設備為：多功能網絡電力儀表、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，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
　　網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
　　站控管理層：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)送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。
　　以上網絡儀表均采用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)送數據但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數據，數據zui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，zui大傳輸距離為1.2km。

2　 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能
　　電力監(jiān)控計算機通過現場設備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數的數據采集，信息經分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統(tǒng)的運行狀況，包括相關設備的運行狀況。
2.1  運行信息與保護信息采集
　　系統(tǒng)采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有信息低壓主進、母聯(lián)和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率 、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。
2.2  人機操作界面
　　系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面?？砂凑张潆娝@示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數。
　　系統(tǒng)軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據實際情況和以往習慣自行定各種圖元圖形及設備在各種狀態(tài)下的顯示方式。
　　包括如下功能特征：
　　全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關信息和內容。
　　提供畫面管理工具，可聯(lián)想相關調用、重要畫面快速調用、畫面文件索引選擇、事故自動調用畫面。
　　提供多種數值顯示手段，數值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據數值狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)由用戶根據需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區(qū)分包括遙測在內的各種數據的正常、越上限、越下限等情況。
　　屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統(tǒng)實用參數表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況；畫面顯示響應時間1s。見圖2。

圖2　配電系統(tǒng)圖

2.3  統(tǒng)計分析、報表、打印
　　時、日、月、年用電量統(tǒng)計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數據庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設備和系統(tǒng)運行參數進行匯總統(tǒng)計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。

  圖3　電參量匯總表

　　各設備參數和zui值統(tǒng)計報表；全系統(tǒng)運行統(tǒng)計報表等對于事件記錄、報警和數據報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印。
　　能源統(tǒng)計報表及打印，對能源消耗進行匯總統(tǒng)計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統(tǒng)計報表，日、月、年的有功/無功電能的統(tǒng)計，并按用戶常規(guī)格式輸出電能報表，實現人工抄表到自動報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印，見圖4。

圖4　電能報表

2.4  歷史記錄與趨勢分析
　　系統(tǒng)收集各監(jiān)測控制與管理裝置的實時數據并存儲在一個開放式數據庫中予以保存，系統(tǒng)可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統(tǒng)可以標準和設定文件格式隨時調用和打印上述歷史數據。
　　根據歷史數據記錄可進行各參數的年度、月度和日變化和實時數據趨勢分析，進行分類和綜合比較分析，為業(yè)務流程優(yōu)化和設備設施使用優(yōu)化提供依據，見圖5。

圖5　電流趨勢曲線圖

2.5  系統(tǒng)安全
　　本系統(tǒng)軟件設置多達幾百種密碼分區(qū)和密級設置，為系統(tǒng)管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。

圖6　用戶權限管理

2.6  故障分析與設備維護管理
　　系統(tǒng)依據帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析；另外，系統(tǒng)統(tǒng)計開關等設備的狀態(tài)參數和累積壽命參數，可據此提出設備維護預告；見圖7。

圖7　事件記錄

2.7  保護信息管理
　　管理保護定值和保護動作信息，提供有關查詢。
2.8  其他功能
　　其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。
2.9  系統(tǒng)自診斷功能
　　本系統(tǒng)軟件能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發(fā)現異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區(qū)分顯示。
　　由于本系統(tǒng)設備有冗余配置，當系統(tǒng)發(fā)生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統(tǒng)設備上運行。

3　 結束語
　　隨著社會的快速發(fā)展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現配電室的無人職守已經成為未來配電自動化發(fā)展的一個方向；ACREL-3000型變配電監(jiān)控系統(tǒng)是解決供配電高質量運行的良好方案，運行表明，系統(tǒng)可靠、安全、穩(wěn)定，并降低了設備運行成本，提高配電自動化質量。

參考文獻：
任致程、周中編著  電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4