內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓電能管理系統的研究與應用

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘要：介紹內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓項目，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量。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)Acrel-3000型電能管理系統實(shí)現配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

 

關(guān)鍵詞：內蒙古醫科大學(xué);高校用電監控;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統; 

 

 

0概述 

  內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓位于內蒙古呼和浩特市回民區新華大街5號，為響應節能減排政策，實(shí)現自身成本降低，故對低壓配電系統進(jìn)行集中監測以方便管理。

  現需對配電室內低壓進(jìn)出線(xiàn)回路上已安裝的電能表進(jìn)行遠傳組網(wǎng)，最終在值班室處對低壓多功能電力儀表統一進(jìn)行監控。

配電室合計共有182個(gè)進(jìn)出線(xiàn)配電回路，各配電回路上均已安裝了我司的AMC系列多功能電力儀表；后臺主機計劃安放在值班室內，值班室距離配電室大約100米。

1需求分析

  為保證內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的一間低壓配電室中低壓進(jìn)出線(xiàn)回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

數據采集

  自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

  支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

  支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

  支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

  數據實(shí)時(shí)顯示采用配電柜一次圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

數據分析與處理

  數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：

  各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

  統計各出線(xiàn)回路及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

  數據查詢(xún)與展示

  能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

  數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層用能展示。

權限管理

  對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

  系統具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

故障報警

  故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括電壓、電流超限，現場(chǎng)儀表與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握配電室實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案

  安科瑞Acrel-3000電能管理系統根據內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓低壓配電室現場(chǎng)實(shí)際情況，現場(chǎng)低壓配電室共計182只AMC72L-E4多功能儀表，總共分為11根總線(xiàn)直接接至監控室操作臺內的通訊管理機上，保障了配電所電能管理系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。

1）站控管理層

  站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓低壓配電室工程中主要指置于值班室內的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

  通訊層主要是由值班室內的ANet系列通訊管理機以及以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。通訊管理機主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現站控管理層于現場(chǎng)設備之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

  現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由0.4KV低壓配電回路的多功能電力儀表組成，智能設備通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)連接接入站控管理層進(jìn)行組網(wǎng)。

系統結構圖

智能儀表現場(chǎng)連接示意

  現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接至對應配電室數據采集箱內的串口服務(wù)器上，每根總線(xiàn)連接智能儀表數量在20只左右。具體連接示意圖如下所示：

3  系統功能

  變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到低壓柜的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所：

低壓一次系統圖

  遙測報警功能，主要完成對低壓各回路的運行狀態(tài)和負載進(jìn)行監控，對負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。       

  事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因。

  參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)低壓配電室內各回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。

  用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，用戶(hù)可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 

  系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

  負荷趨勢曲線(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，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；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。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。

趨勢曲線(xiàn)圖

  用戶(hù)權限管理，對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。下圖為權限配置界面。

用戶(hù)權限管理

4  結束語(yǔ)

  在當今配電設施的應用中，高校建筑項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在內蒙古醫科大學(xué)新華校區教學(xué)實(shí)驗綜合樓的應用，可以實(shí)現對配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，系統對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為本項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據。

 

參考文獻：

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

 

 

作者簡(jiǎn)介：柏為為，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電