電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)在月亮灣集中供冷中心的應(yīng)用

朱祝豐

 1上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹蘇州月亮灣集中供冷中心電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)建筑電力能耗的自動管理及Acrel-3000型電能系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：月亮灣集中供冷中心;智能電力儀表;Acrel-3000型;電力監(jiān)控系統(tǒng);電能管理系統(tǒng)

The application of Power Monitoring and Energy Management System 

in Moon Bay Central Cooling Center

ZHU ZHU Feng

1.Shanghai Acrel ltd,Shanghai 201801;

Abstract: Introducing distribution system and power management systems of VIP Living Museum in Shanghai World Expo Village,adopting the way of systmen network that collecting a variety of electrical parameters and switching signals of Inligent Power Meter and the Computer Protection Acquisition distribution scene,and later conveying to the backstage  through field bus communication, through Acrel-3000 energy management system to achieve automated construction power consumption management and the functions, to statistic building energy data ,to offer the strategic decision  basis of energy conservation.

Key words: Moon Bay Central; Inligent Power Meter; Acrel-3000 ; Power Monitoring System ; Energy Management System

概述 

  月亮灣集中供冷中心是一幢集集中供冷站、大型公交首末站和重要社會停車場為一體的大型公共建筑，建筑面積約為24000平方米。根據(jù)配電系統(tǒng)管理和能耗監(jiān)測的要求，需要對樓內(nèi)的高壓進(jìn)線、低壓配出線和各樓層內(nèi)配電箱進(jìn)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)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述：

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對月亮灣集中供冷中心的20/0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；監(jiān)控范圍為四樓變電所的T1、T2、T3、T4變壓器進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、應(yīng)急照明配電屏1/2、應(yīng)急動力配電屏1/2、高壓柜、三樓變電所的1/2#柴油發(fā)電機配電屏和各樓層所有動力柜，對這些配電回路進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）

間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、開關(guān)量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)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(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)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(dá)32個設(shè)備，zui大傳輸距離為1.2km。

電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)主要功能

2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠(yuǎn)程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

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。

2.2  人機交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

2.3  故障報警及事故追憶

在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應(yīng)故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間和回路名稱，以便用戶查詢，追憶故障原因。

2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.5  用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進(jìn)行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。

2.6  運行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負(fù)荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶。

2.7  遠(yuǎn)程報表查詢

報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。

3  案例分析

蘇州月亮灣集中供冷中心的20/0.4kV配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；監(jiān)控范圍為四樓變電所的T1、T2、T3、T4變壓器進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、應(yīng)急照明配電屏1/2、應(yīng)急動力配電屏1/2、高壓柜、三樓變電所的1/2#柴油發(fā)電機配電屏和各樓層所有動力柜，對這些配電回路進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控和電能管理。

進(jìn)線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復(fù)費率電能的計量以及開關(guān)信號的檢測和繼電器遙控輸出。

高壓側(cè)實時畫面見圖1，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。

圖1 高壓系統(tǒng)一次圖

圖2 蘇州月亮灣集中供冷中心低壓配電二次圖

蘇州月亮灣集中供冷中心低壓配電二次圖見圖2，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設(shè)備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)，主要包括：開關(guān)的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；遠(yuǎn)程抄表功能，主要完成對各主要回路的遠(yuǎn)程集抄功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢見圖3；

          圖3 遠(yuǎn)程抄表

用電量報表功能，根據(jù)時間段可以查詢各回路的用電量情況，見圖4；

圖4 電能報表

事件記錄功能，事件記錄報警可實時歷史查看，見圖5；

圖5 事件記錄

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)圖，可實時查看系統(tǒng)各設(shè)備通訊運行情況，見圖6。

圖6 系統(tǒng)通訊

負(fù)荷曲線，可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況，見圖7。

圖7 負(fù)荷曲線

4  結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能管理已成為大型公共建筑的必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel3000電能管理系統(tǒng)在蘇州月亮灣集中供冷中心的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對電能的分項及分時復(fù)費率計量，不僅能顯示用電用能狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與計算機等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系列電力儀表及系統(tǒng)運行可靠，穩(wěn)定，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)取得了較好的社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

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