缪建梅
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定
【摘要】：随着电力工业的快速发展、计算机网络技术的成熟、智能电力仪表的应用，电力系统监控已进入智能化、网络化、数字化的时代。本文介绍基于网络电力仪表的Acrel-3000电力监测、电能管理软件在杭州万通中心配电监控中的应用。系统实现了分散式采集和集中控制管理的智能化、数字化、网络化电能管理。
【关键词】：商业建筑；网络电力仪表；电力监控；
1、项目概述及建设目标
杭州万通中心（杭政储出[2007]74号地块）所在区域为运河商务区，规划为杭州城北城市副中心，整个项目由商业和写字楼两部分组成，商业总建筑面积约6.55万平方米（含地上和B1层）；写字楼地上建筑面积不少于3.65万平方米， 整个项目的配电系统包含四路10kV总进线，其中两路位于5#配电室10kV开关站，另外两路位于2#配电室10kV开关站。1#、3#、5#配电室0.4kV进线引自5#配电室10kV开关站，2#、4#配电室0.4kV进线引自2#配电室10kV开关站。
万通中心配电系统通过多功能的电力监控装置、通讯网络和计算机软件，实现建筑供配电系统在运行过程中的数据采集、运行监视、事故预警、事故记录和分析、电能质量检测、三相不平衡监视、继电保护等，完成建筑的安全供电、用电管理、设备管理和运行管理。整个监控系统由主控层、通讯管理层和现场控制层构成，系统要求尽量减少集中采集数据的装置以保证系统的通讯可靠性。
具体监控要求主要有以下几个方面：
1）数据采集及处理：通过间隔层单元实时采集现场各种模拟量、开关量等；
2）统计计算：对实时数据进行统计、分析、计算，产生用户所必需的电压合格率、有功、无功、电流、总负荷、功率因数、电量日/月/年最大值、最小值及时间、日期、负荷率、数字输入状态量逻辑运算值等；
3）画面显示：全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及所用变系统的信息、各测量值的实时数据、各种告警信息、计算机监控系统的状态信息；
4）记录功能：具有对各种历史数据的记忆功能，以供随时查询、回顾、打印。
5）报警处理：用户可以按照自己的意愿分类、筛选报警，并将报警归纳于不同的报警窗口中，根据不同的报警级别，采用推出画面、光显示、条纹闪烁及不同声音级别的音响进行报警；
6）维护功能：系统应具有完善的维护功能，允许系统管理工程师在线对该系统进行诊断、管理、维护和扩充；
7）应具有完善的用户管理功能，避免越权操作；
8）历史曲线显示：可显示存于历史数据库中的任意模拟量、电度量以及母线电压任意时间的历史波形图；
9）报表打印功能：可召唤打印、定时打印各种历史数据，运行参数，电度计量报表、电压合格率统计，事故报告统计，平、峰、谷电度量统计报表，主接线图，负荷曲线；定时打印班报表、日报表、月报表和年报表；
2 电力监控系统的设计
在监控系统的设计中，要充分考虑建筑自身特性，以及电力系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择监控设备，这既有利于减少系统运作的成本，同时也有利于系统功能的实现。
本项目的电力监控系统，可以实现对万通中心高低压配电回路的实时监控，有利于用电管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示各个配电回路的运作状态，当设备电力系统的负载越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析楼内各部分的用电状况，使建筑内的用电活动更加安全，从而保证楼内人员的生命安全，提高办公人员的工作效率。
2.1 系统结构
系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为三层：监控层、通讯网络层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。
监控层包括工程师站和远动通信站，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电力监控软件，设于变电所控制间内，作为调度、运行及专业人员的人机交互窗口，以图形显示、报表打印、音响报警等各种方式对系统运行状况进行实时监视，可控装置的控制调节等，完成系统的“四遥”功能。
通讯网络层包括通讯服务器、光电转换器、数据采集箱以及通讯光纤网络等设备，网络结构如下图所示：
2.2 主要设计参考标准
GBT 14598.300-2008 《微机变压器保护装置通用技术要求》
DL/T 5430-2009 《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》
GB/T 50063-2008 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
DL 448-91 《电能计量装置管理规程》
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
2.3 监控系统软件功能设计
系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。
数据的采集与处理
数据采集主要包括模拟量以及开关量的采集。模拟量的采集主要是对线路电压、电流、功率、功率因数、频率等信息进行采集，开关量的采集则主要是对断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的工作状态，以及断电保护、运行故障等报警信息进行采集，实现远程数据的本地实时显示。数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。
数据记录
电力监控系统的数据记录功能主要就是对断路器分合状态以及保护动作的前后顺序进行记录，它要求系统中必须有足够的内存空间，进而长时间的、大量的对数据信息进行记录和存储。其次，电力监控系统的数据记录功能也包括对故障信息的记录，即对故障发生时的实时电流、实时电压等数据进行记录存储。由此可见，数据记录功能可以通过对保护装置工作状态的记录，以及对故障信息的记录，准确的反映出系统中存在的问题，从而便于工作人员解决。
远程操作
电力监控系统的远程操作包括远程监视、远程通信、远程调控等环节，实现了电力系统的远程控制，使工作人员可以远程对电流、电压等信息进行观测，对系统故障进行分析，对保护装置的状态进行评估，更便于工作人员在远程对隔离开关等设备进行操作，大大减少了工作人员的工作量，不过，在供配电设计中不仅要有电力监控系统，还要设计人工操作系统，当电力监控系统出现故障时，可以人工进行处理。
用电管理
为了实现对万通中心各回路用电量的监管，系统设计了用电管理报表，系统通过对有功电度的采集，按照回路名称的不同，自动生成日报表、月报表和年报表并有报表打印功能，并可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询，可以帮助物业建立有效的用能管理考核制度。通过系统的建设和制度的建立，使各入驻企业管理办公人员节能意识大大提高，有效的节约了企业管理办公能源消耗。
3、供配电设计中应用电力监控系统的意义
综上所述，电力监控系统帮助用电单位提高效率、减少损失、降低运营成本，电力监控系统能够有效确保电网管理效率、缩小电力运营成本，也成为供配电设计中不可或缺的重要组成部分。电力监控系统的通信、故障报警、数据存储记录等功能使得工作人员在实际工作中更加方便，可以通过人机操作界面, 直接了解到电力系统的运行状态,并能迅速传递出操作指令，由于监控设备对数据的传递都是通过网络传输来实现，因此，不同的电力监控系统可以设计不同的组网方式,确保数据信息能够迅速、精准的进行传输。另一方面，在供配电设计中运用电力监控系统，应该根据实际情况选择监控设备。一般的电力监控系统通常都采用具有远程通信、远程观测以及远程控制等功能的设备，而一些高端电力监控系统则需要选择功能更加齐全的智能设备。
在商务楼、写字楼等场所设置电力监控系统，可以实现对楼内高低压配电回路的实时监控，有利于电能管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示楼内各个配电回路的运作状态，当楼内电力系统的负载越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析楼内各部分的用电状况，使楼内的用电活动更加安全，从而保证楼内人员的生命安全，提高办公人员的工作效率。
参考文献
[1]《电力电测数字仪表原理与应用指南》， 任致程、周中，中国电力出版社
[2]《电力监控系统在供配电设计中的应用》，高士宏，科技风
[3]《电力监控运用于10kv供配电设计》，姚强，科技天地
作者简介：缪建梅，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司
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