青島新機場(chǎng)空管工程 電力監控和能耗監測的設計與應用

摘要：介紹青島新機場(chǎng)空管工程業(yè)務(wù)區電力監控和能耗監測，采用智能電力儀表采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)電力監控和能耗監測實(shí)現變電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和電能管理。

關(guān)鍵詞：公建項目;青島新機場(chǎng)空管工程業(yè)務(wù)區;智能電力儀表;電力監控和能耗監測

0  概述

青島新機場(chǎng)項目，按照國際最高4F運行等級設計，可起降空客380、波音747等目前機型，項目建成后將成為區域性樞紐機場(chǎng)、面向日韓的門(mén)戶(hù)機場(chǎng)，也會(huì )成為集高鐵、地鐵、航空、高速公路為一體的大型機場(chǎng)。其中的空管工程是該機場(chǎng)建設的重點(diǎn)工程之一，工程總投資9.56億元人民幣，總建筑面積2.35萬(wàn)平方米，總用地規模266畝?？展芄こ贪ㄋ_區、業(yè)務(wù)區、二次雷達、氣象雷達、氣象觀(guān)測場(chǎng)等區域組成。

機場(chǎng)屬于特別重要用能單位，一級負荷較多，高級別的設施水平和服務(wù)水平也決定了客戶(hù)對管理水平的高度要求，保證用能安全是機場(chǎng)方面最為關(guān)心的問(wèn)題。項目面積大，分布廣，負荷密集，供電容量大，需要通過(guò)自動(dòng)化系統對工程各類(lèi)供電設備的運行狀態(tài)和用電負荷的變化情況進(jìn)行自動(dòng)、集中、實(shí)時(shí)的監控。Acrel-2000Z電力監控系統針對35kV及以下用戶(hù)變電站，對微機保護裝置、智能操控裝置、電氣接點(diǎn)測溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量監測裝置、多功能儀表、直流屏、模擬屏等設備進(jìn)行監控，幫助用戶(hù)實(shí)現變電、配電、用電的全面管理。系統監控范圍包括用戶(hù)變電站、開(kāi)閉所、分變電所及低壓配電室等。

針對于項目重要用能單元、用能設備進(jìn)行能源的系統化、精細化監測，以發(fā)現能源消耗的異常，通過(guò)分析找出解決方法，對于實(shí)施的節能技改可效果跟蹤、效果對比、效果驗證，并通過(guò)不斷優(yōu)化策略，找出*用能模式。Acrel5000能耗管理系統采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數據，對用能數據進(jìn)行分析，按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。

1  系統結構

安科瑞電力監控和能耗管理系統以服務(wù)器、通訊設備、測控單元為基本工具，為機場(chǎng)的實(shí)時(shí)數據采集及遠程管理提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監控系統。該系統主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構，如系統結構圖所示：青島新機場(chǎng)空管工程業(yè)務(wù)區能耗系統站控管理層及網(wǎng)絡(luò )通訊層?，F場(chǎng)共有25臺AM5系列微機保護裝置、200臺AEM96系列三相多功能電力儀表以及152只DTSD1352系列導軌式電能計量表。

1.1  測控單元

中壓配電柜采用AM5系列微機保護裝置對電力系統進(jìn)行保護和測控。AM5 系列產(chǎn)品具有統一的軟硬件平臺、強大的保護邏輯圖形化可編程功能和豐富的接口資源，能夠適應 35kV 及以下電壓等級的各種變配電測控保護要求，滿(mǎn)足個(gè)性化定制需求，廣泛應用于建筑、工業(yè)、能源等領(lǐng)域?？商峁?/span> 12 路交流輸入（標準硬件包括：三相保護電流、兩個(gè)零序電流、三相測量電流及 4 個(gè)電壓通道），16 路可編程遙信輸入，10 路可編程繼電器接點(diǎn)輸出，可滿(mǎn)足絕大多數場(chǎng)合下中低壓系統間隔層的保護測控要求。裝置硬件設計采用可靠性配置，軟件配以專(zhuān)門(mén)的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實(shí)現方式靈活，能與 Acrel-2000 變電站綜合自動(dòng)化系統配套使用，為電力系統的安全可靠運行提供保障。

低壓配電柜采用AEM96系列三相多功能電力儀表，該設備是針對電力系統、工礦企業(yè)、公用設施的電能統計、管理需求而設計的一款智能儀表，集成了全部電力參數測量及全面的電能計量，有功電能的準確度達到了0.5S級，提供上24時(shí)、上31日以及上12月的各類(lèi)電能數據統計。帶有開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出。該設備帶有RS485通信接口，采用MODBUS-RTU協(xié)議，可廣泛應用于各種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。

末端配電箱采用DTSD1352系列的導軌式電能計量表，這款表采用35mm標準導軌安裝，80A以下直接接入，80A以上采用互感器二次接入。功能方面支持全電參量測量包括2-31次諧波測量，電能方面支持雙向有功、無(wú)功電能計量，并支持兩套時(shí)段表、4個(gè)時(shí)區、14個(gè)日時(shí)段、4種費率的復費率電能統計、支持4種需量及發(fā)生時(shí)間統計，支持上48月及上90日歷史電能，還具備開(kāi)關(guān)量、測溫、液晶中文顯示、多種通訊接口及通訊規約，也具有國家計量器具型證書(shū)、CE認證等。

1.2  通訊設備

Anet-2E8S1智能通訊管理機具備在局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)的數據交換能力，上行通訊支持各種電力調度的協(xié)議及安科瑞私有通訊規約，也可以針對第三方系統協(xié)議進(jìn)行適配；下行通訊支持支持modbus、DL/T645、IEC103、CJ/T188等常見(jiàn)協(xié)議，也可以針對設備協(xié)議做定制開(kāi)發(fā)。網(wǎng)關(guān)本身具備斷點(diǎn)續傳，可以設置保存天數、上傳周期等，支持先進(jìn)先出緩存。網(wǎng)關(guān)亦可進(jìn)行邏輯計算，可過(guò)濾抖動(dòng)數據，可大大減輕上位機數據處理壓力，非常適用于機場(chǎng)一類(lèi)采集點(diǎn)位較多的大型項目。

2  軟件功能

2.1  人機交互

系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。采用全中文界面，顯示低壓配電系統電氣一次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換；畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開(kāi)關(guān)量顯示；連續記錄顯示等。

2.2  歷時(shí)事件

歷時(shí)事件查看界面主要為用戶(hù)查看曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過(guò)歷史事件查看平臺，用戶(hù)可以根據自己的要求和查詢(xún)條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個(gè)系統的運行情況提供了良好的軟件支持。

2.3  數據庫建立與查詢(xún)

主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。

2.4  用戶(hù)權限管理

針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^(guò)用戶(hù)管理進(jìn)行用戶(hù)登錄、用戶(hù)注銷(xiāo)、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶(hù)對賬號和權限的修改。

2.5  運行負荷曲線(xiàn)

負荷趨勢曲線(xiàn)功能主要負責定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流和功率負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況。點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實(shí)時(shí)趨勢曲線(xiàn)或歷史趨勢線(xiàn)；對所選曲線(xiàn)可以進(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨

勢分析和故障追憶，為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。

2.6  遠程報表查詢(xún)

報表管理程序的主要功能是根據用戶(hù)的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經(jīng)過(guò)篩選、組合和統計生成用戶(hù)需要的報表數據。本程序還可以根據用戶(hù)的需要對報表文件采用定時(shí)保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時(shí)本程序還向用戶(hù)提供了對生成的報表文件管理功能。

報表具有自由設置查詢(xún)時(shí)間實(shí)現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。

3  案例分析

配電實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)。

權限管理

通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

遙控操作

具備相應權限的維護人員可以通過(guò)監控系統的主界面點(diǎn)擊相應的斷路器遙信點(diǎn)調出遙控操作界面，可以及時(shí)執行調度系統或站內相應的操作命令。

運行報表&電能統計報表

歷史事件查詢(xún)

電力監控系統能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

能耗主界面

反映建筑當年用能各分類(lèi)能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；

通過(guò)表計計量電能消耗，界面下方顯示電能的當日逐時(shí)用能曲線(xiàn)；單擊每個(gè)分類(lèi)能耗的上部區域，可跳轉到該分類(lèi)能耗的用能分析主界面；

可通過(guò)下拉框切換建筑，建筑圖片可根據項目要求替換；

分類(lèi)能耗主界面

反映某分類(lèi)能耗（例如電）當日及昨日同期、當月及上月同期、當年及上年同期的用能及對比，增長(cháng)百分比及增加值；

反映某分類(lèi)能耗過(guò)去48小時(shí)、過(guò)去31天、過(guò)去12個(gè)月、過(guò)去3年的用能趨勢；

反映某分項能耗的當月用能餅圖；

反映某分類(lèi)能耗當年各月用能同比分析圖；

分類(lèi)能耗支路用能統計報表

可靈活選擇支路，并統計某段時(shí)間內支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過(guò)透視表功能強大，用戶(hù)可進(jìn)行多種數據統計，并對數據進(jìn)行組合排序；

統計數據可通過(guò)柱狀圖、點(diǎn)線(xiàn)圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示

分類(lèi)能耗支路分時(shí)段用能趨勢分析

可查詢(xún)任一支路某段時(shí)間內的用能參數（例如電壓、電流、功率、功率因數等），具體可查詢(xún)的參數與安裝的儀表和系統配置有關(guān)，查詢(xún)時(shí)不可跨月；

數據以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過(guò)鼠標操作放大、縮小、移動(dòng)；可對數據進(jìn)行排序（值、最小值）；

4  結束語(yǔ)

機場(chǎng)供電系統作為機場(chǎng)運行的動(dòng)力供應，尤顯重要。在國家提出加強智能電網(wǎng)建設和相關(guān)局建成安全、高效、優(yōu)質(zhì)、綠色的現代化民用航空體系的大背景下，在機場(chǎng)供電網(wǎng)絡(luò )中引入智能電網(wǎng)技術(shù)，建設智能化機場(chǎng)供配電系統，不僅為機場(chǎng)運行提供更加可靠的能源供應，強化電力保障，還可實(shí)現節能減排，對機場(chǎng)長(cháng)遠發(fā)展有著(zhù)重要意義。大型機場(chǎng)通常供電區域大，線(xiàn)路長(cháng)，供電設備多，負荷種類(lèi)復雜，不同電壓等級混合。因此，必須建設完善的電力綜合監控系統，實(shí)現對全場(chǎng)配電網(wǎng)絡(luò )的信息采集、集中管理。

通過(guò)Acrel-2000電力監控系統和 Acrel-5000能耗管理系統的實(shí)施，幫助青島新機場(chǎng)空管工程改變人工管理的傳統工作方式，通過(guò)技術(shù)手段幫助用戶(hù)維護供配電系統的安全可靠，也為節約能耗、技術(shù)升級、績(jì)效考核提供了數據基礎。［2］

參考文獻：

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

[2].周中等編著(zhù). 智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監控與電力監控和能耗監測產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10