安科瑞 王长幸
江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405
摘要：齐鲁工业大学项目，采用智能电力仪表、采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3000型电能管理系统实现配电所配电回路用电的实时监控和管理。
关键词：齐鲁工业大学 ,配电所,智能电力仪表,Acrel-3000,电能管理系统
0 概述
齐鲁工业大学菏泽校区项目建设地点在菏泽市北外环以北、规划植物园以东、规划牡丹路以西、日东高速以南。规划用地总规模1435亩，其中项目占地面积1204亩，总建筑面积47万平方米，总投资24亿元。项目将分两期完成，一期按在校生6000人，占地568亩建设;二期达到15000人规模，全部工程将在2018年底竣工。
本次项目承接其变配电的电能管理系统，包括1个35/10kV变电站，4个10/0.4kV变配电所，监控主机位于35/10kV主站监控室内。
1 需求分析
为保证教学管理用电负荷的统计分析、对危险源实时监控，需要对学校变电所的高低压配电柜进行电压、电流、功率等参数进行实时在线监控，一旦监控点被显示参数异常，能够及时发出报警，有关人员采取必要的措施，避免安/全事故的发生。自动抄表功能节省了人力物力，电流趋势曲线功能能够直观的显示各回路的工作状态与时间，方便用户找出非正常用电回路并且及时进行整改。Acrel-3000电能管理系统具有高安/全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。
数据采集
自动采集现场所有电量仪表的模拟量数据，自动采集现场开关状态以及故障状态等开关量数据。
支持实时采集、自动周期采集(定时采集)可配置周期(1分钟～24小时)。
支持多线程处理机制，提高数据采集效率，能同时对多个设备进行数据采集。
数据实时显示采用配电室主接线图直观显示模式，各回路开关断合以及故障状态直观可见。
数据分析与处理
数据的综合统计、分析需要实现以下功能：
各设备用电数据小时、日、月、年等时间段内的统计、计算。统计各分站及整体的用电量。
数据查询与展示
要求能方便实现客户端查询和各级管理人员的查询，查询界面能适应各级管理人员的要求能够支持灵活的条件组合查询和对比分析，各类统计分析的数据可灵活采用报表等多种图表方式直观的展示功能。
数据展示功能按照不同用户的不同的权限，分为操作层、管理层、决策层三层用能展示。
权限管理
要求对不同用户赋予不同角色的权限，能授权到功能子菜单、具体档案记录、数据记录等。
系统要求具备合理完善的用户安/全控制机制，能使应用环境中的信息资源得到有效地保护，防止信息的丢失、失窃和破坏。
参数设置
可通过采集柜设置各回路互感器变比，各种电流电压保护整定值。
故障判断与报警具有故障自动判断并采用声光方式报警功能。报警类型包括开关故障，电压、电流超限，现场采集模块通讯故障，与监控系统通讯故障等。报警时间自动记入系统数据库，方便用户查询，工作人员可随时掌握变配电站实时运行状态，发现变配电运行故障并作出相应处理，提高变配电的管理效率，提升电力系统安/全性、可靠性。
2 系统方案
Acrel-3000电能管理系统根据齐鲁工业大学现场实际情况，整体网络结构采用屏蔽双绞线直接接至配电所的串口服务器然后直接接至监控室的监控主机，保障了配电所电能管理系统传输的稳定性与实时性。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。
系统结构图
现场变配电所共有18只PZ80-E4/CK进线电力仪表和494只AMC72L-E4/CK出线电力仪表，共17条RS485总线接至变配电所的4台串口服务器，串口服务器直接通过超五类网线或光纤接至监控室的监控主机。
1)站控管理层
站控管理层针对电能管理系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在本项目中指置于变配电站内监控室的工控监控主机。
2)网络通讯层
通讯层主要是由4台串口服务器、以太网设备及总线网络组成。串口服务器主要功能是监测现场智能仪表;以太网设备及总线网络的主要功能是实现各配电室与主站之间的数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安/全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。
3)现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能电力仪表组成，智能设备通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型接入串口服务器，经通讯服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程控制。
智能装置现场连接示意
现场装置以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能装置数量20只左右，不同种类的智能装置连接在不同的总线上，然后将数据上传至串口服务器，进而将数据上传至监控室工控机。具体连接示意图如下所示：
通讯线路连接示意图
0.4kV进线回路采用PZ80-E4/CK多功能智能仪表，出线回路采用AMC72L-E4/CK智能仪表，两者都是针对电力系统、公共设施、智能大厦的电能管理需求而设计的网络电力仪表，能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。
所有智能设备均能通过总线传输满足与监控主机数据交互的要求。
3 系统功能
配电所实时监控系统图为主监控画面，主要实时监测配电所所有回路的运行状态。在系统图中可以直观的看到每路进线和出线的运行参数和状态，可以看到变压器出线侧的所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度等。如下图所示：
配电所一次系统图
参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询齐鲁工业大学配电所变压器进出线各低压回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示
电参数抄表
用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精/确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示，显示配电回路的精/确用电量，用户可以直接打印报表，也可以另存到其他位置以供其他用途。
如下图所示：
电能报表
系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯异常。下图为变配电站通讯状态示意图。
通讯结构示意图
趋势曲线可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换;帮助用户进行趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。如下图所示：
趋势曲线图
4 结束语
在当今配电设施的应用中，公建高校建筑群项目的配电安/全性至关重要，本文介绍的Acrel-3000电能管理系统在齐鲁工业大学的应用，可以实现对配电所供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成提供电能管理功能，系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示配电所内各配电回路的运行状态，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安/全、可靠、稳定，为高校用电的分析和监控提供了真实可靠的依据。
参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中等编著. 智能电网用户端电能管理与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10
作者简介：王长幸(1985-)，女，江苏安科瑞电器制造有限公司 ,汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统
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