蘇州市藝術學校電能管理係統的設計與應用

hth下载地址 陳聰 周潔 陳正 於(yu) 洋

摘要：介紹 蘇州市藝術學校電能管理係統，采用智能電力儀(yi) 表采集配電現場的各種電參量和開關(guan) 信號。係統采用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳(chuan) 至後台，通過Acrel-3000型電能管理係統實現配電回路用電的實時監控和電能管理。

關(guan) 鍵詞：學校;蘇州市藝術學校電能管理係統;變電所;智能電力儀(yi) 表;Acrel-3000型；電能管理係統

0  概述 

      蘇州市藝術學校電能管理係統項目位於(yu) 江蘇州市高新區濱河路1859號。本項目為(wei) 蘇州藝術學校電能管理係統。根據配電係統管理的要求，需要對蘇州藝術學校的一個(ge) 主變電所內(nei) 的低壓配進出線回路進行電能管理，以保證用電的安全、可靠。

      Acrel-3000型低壓智能配電係統，對變配電係統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電係統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為(wei) 一個(ge) 有機的整體(ti) ，實現電網運行的遠程監控和集中管理。

1  係統結構描述

    本監控係統主要實現蘇州藝術學校一個(ge) 變電所的0.4kV配電係統進行用電監控與(yu) 電能管理。該係統總計有29隻儀(yi) 表（其中包括2隻ACR220ELH，27隻PZ72L-E4/KCP），分2條總線，直接拉至變電所值班室監控主機，實現總線上儀(yi) 表與(yu) 監控主機的數據連通。

本監控係統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與(yu) 間隔層；

如圖（1）所示：

圖（1）網絡拓撲圖

    間隔設備層主要為(wei) ：多功能網絡電力儀(yi) 表。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣櫃內(nei) ，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

    網絡通訊層主要為(wei) ：通訊服務器，其主要功能為(wei) 把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳(chuan) 至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

    站控管理層：設有高性能工業(ye) 計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控係統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

    以上網絡儀(yi) 表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳(chuan) 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、發送數據但是在同一時刻隻能發送或接收數據，數據傳(chuan) 輸速率為(wei) 10Mbps。 RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲幹擾的能力增強，總線上允許連接多達32個(ge) 設備，傳(chuan) 輸距離為(wei) 1.2km。

2  電力監控係統主要功能

    2.1  數據采集與(yu) 處理

    數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀(yi) 表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。

    數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求， 同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

    2.2  人機交互

    係統提供簡單、易用、良好的用戶使用界麵。采用全中文界麵，CAD圖形顯示低壓配電係統電氣一次主接線圖，顯示配電係統設備狀態及相應實時運行參數，畫麵定時輪巡切換；畫麵實時動態刷新；模擬量顯示；開關(guan) 量顯示；連續記錄顯示等。

    2.3  曆時事件

    曆時事件查看界麵主要為(wei) 用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過曆史事件查看平台，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的曆史事件，為(wei) 您把握整個(ge) 係統的運行情況提供了良好的軟件支持。

    2.4  數據庫建立與(yu) 查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時采集，並且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

    2.5  用戶權限管理

    針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為(wei) 誤操作給生產(chan) ，生活帶來的損失，實現配電係統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

    2.6  運行負荷曲線

    負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫麵相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或曆史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為(wei) 分析整個(ge) 係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

    2.7  遠程報表查詢

    報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把係統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶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時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。

3  案例分析

    蘇州藝術學校電能管理係統共計一個(ge) 變電所，本項目針對該變電所的0.4kV配電係統進行電能管理，從(cong) 而進行遠程實時監控和電能管理。

    配電所進線回路采用ACR220ELH多功能諧波儀(yi) 表，其是針對電力係統、工礦企業(ye) 、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀(yi) 表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。並且本儀(yi) 表帶有4路光電隔離開關(guan) 量輸入接點和2路繼電器控製輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該係列網絡電力儀(yi) 表主要應用於(yu) 變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業(ye) 自動化、能源管理係統及智能建築等領域。

    重要配出回路采用PZ72L-E4/KCP係列網絡電力儀(yi) 表，該儀(yi) 表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。

    低壓配電二次圖見圖（2），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關(guan) 的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會(hui) 發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。

圖（2）低壓配電二次圖

    參數抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢供一個(ge) 變電所1台變壓器出線各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數據庫關(guan) 聯，方便用戶修改回路名稱。見圖（3）。

圖（3） 參數抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導出和報表打印等功能。為(wei) 值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數據庫關(guan) 聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（4）。

 圖（4） 電能報表

    係統通訊結構示意圖，主要顯示係統的組網結構，係統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖（5）。

圖（5）係統通訊結構示意圖

    負荷趨勢曲線界麵中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和曆史趨勢曲線，點擊畫麵相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為(wei) 分析整個(ge) 係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

4  結束語

    隨著社會(hui) 的發展及電力的廣泛應用，電力監控係統已成為(wei) 全國各地工程項目、標誌性建築/大型公共設施等大麵積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000/3000電力監控與(yu) 電能管理係統在蘇州藝術學校的應用，可以實現對變電所高低壓配電回路用電的實時監控與(yu) 電能管理，不僅(jin) 能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與(yu) 串口服務器、計算機等組成電力監控係統。係統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內(nei) 各配電回路的運行狀態，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於(yu) 電能的遠程抄表以及分析、研究。該係統運行安全、可靠、穩定，為(wei) 變電所用戶解決(jue) 用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的社會(hui) 效益。