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安科瑞 徐孝峰  
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

【摘要】：隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟、智能電力儀表的應(yīng)用，電力系統(tǒng)監(jiān)控已進(jìn)入智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的時(shí)代。本文介紹基于網(wǎng)絡(luò)電力儀表（ACR系列）的Acrel-2000電力監(jiān)控軟件在廣州亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球中心的應(yīng)用。介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)在大型賽事中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)球中心；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電力監(jiān)控；

0 引言

        配電自動(dòng)化，是一項(xiàng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供服務(wù)，降低運(yùn)行費(fèi)用，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

        隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，各種新型負(fù)載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)電能質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)上述變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、低耗的運(yùn)行。

        本文以廣州亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單介紹變電站的配電自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 項(xiàng)目概況

        廣州亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球中心位于廣東奧林匹克體育中心西北面，總建筑面積3350平方米，由一個(gè)可容納10000名觀眾的比賽主場(chǎng)、一個(gè)可容納2000名觀眾的比賽副場(chǎng)和14塊室外標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)球場(chǎng)及相關(guān)附屬用房組成。

        網(wǎng)球中心整個(gè)配電系統(tǒng)分為高低壓兩個(gè)部分，分別位于高壓變電所及低壓變電所，電力監(jiān)控系統(tǒng)位于配電室旁邊的電力監(jiān)控值班室。其中高壓配電室共計(jì)5個(gè)回路，分別為10kV進(jìn)線、10kV進(jìn)線2、1#變壓器出線、2#變壓器出線及聯(lián)絡(luò)；低壓變電所共計(jì)145個(gè)回路，分別采用ACR220E及ACR220ELH，其中ACR220ELH安裝于低壓進(jìn)線及發(fā)電機(jī)進(jìn)線中。詳細(xì)清單如表一所示：

表1

2 用戶需求

        網(wǎng)球中心承擔(dān)著亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球比賽的重?fù)?dān)，其對(duì)供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性要求*。因此建設(shè)一套、穩(wěn)定、可靠的電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于比賽的順利進(jìn)行起著非常重要的作用。電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)球中心所有回路設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警、故障分析、統(tǒng)計(jì)輸出；

        網(wǎng)球中心屬于廣州奧林匹克中心，系統(tǒng)設(shè)計(jì)將網(wǎng)球中心電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)奧體中心內(nèi)部局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)通過(guò)Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數(shù)據(jù)中心，同時(shí)在廣州市*10樓設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)公司局域網(wǎng)，通過(guò)廣東省104規(guī)約傳輸至*調(diào)度中心。從多方位，全角度，深層次來(lái)確保亞運(yùn)供電*。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 主要設(shè)計(jì)參考依據(jù)

　　IEC870-1 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)總則一般原理和指導(dǎo)性規(guī)范》

　　IEC870-4 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)性能要求》

　　IEC870-5 《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約》

　　DL 448-91 《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》

　　ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

　　GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

3.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

        本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

 
圖1
 

        整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理部分包括監(jiān)控管理主機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等；該配電系統(tǒng)分成兩個(gè)部分：10kV高壓配電系統(tǒng)以及380V低壓配電系統(tǒng)，相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在高低壓電氣柜、溫控箱以及低壓配電柜內(nèi)，多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、微機(jī)綜合保護(hù)裝置以及變壓器溫控儀均采用RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)，接入通訊管理機(jī)，并由通訊管理機(jī)接入電力監(jiān)控主機(jī)。數(shù)據(jù)在電力監(jiān)控主機(jī)以Modbus TCP的方式上傳至奧體中心數(shù)據(jù)中心，同時(shí)在廣州市*10樓設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)工作站，數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)公司局域網(wǎng)，通過(guò)廣東省104規(guī)約傳輸至*調(diào)度中心。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

        Acrel-2000電力監(jiān)控軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與電能數(shù)據(jù)管理的軟件，系統(tǒng)為智能化網(wǎng)絡(luò)電力監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)值處理等多種現(xiàn)代信息技術(shù)，是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。軟件組態(tài)靈活、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和擴(kuò)展性強(qiáng)。它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，能夠滿足企業(yè)節(jié)能的要求，而且可利用網(wǎng)絡(luò)通訊和IT信息處理技術(shù)，有效的加強(qiáng)碼頭的內(nèi)部管理，提升碼頭的科學(xué)管理決策速度和準(zhǔn)確度。

        系統(tǒng)依據(jù)客戶的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了配電監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、負(fù)荷趨勢(shì)分析、光字牌狀態(tài)指示、電能數(shù)據(jù)報(bào)表、負(fù)荷趨勢(shì)報(bào)表等功能。

人機(jī)交互

        圖2所示為本系統(tǒng)配電監(jiān)測(cè)界面，顯示了當(dāng)前各回路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及電力參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)時(shí)顯示網(wǎng)球中心10kV各回路三相電壓、電流；并顯示當(dāng)前回路斷路器分合閘狀態(tài)，另外對(duì)于設(shè)備通訊故障以及負(fù)荷越限等非常規(guī)狀態(tài)進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理突發(fā)事件，消除隱患，確保所有設(shè)備在安全穩(wěn)定的環(huán)境下運(yùn)行。

 
圖2

數(shù)據(jù)采集                    
        數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層的測(cè)控裝置采集完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號(hào)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Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、溫度以及進(jìn)線回路各分次諧波等數(shù)據(jù)。

        數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)供用戶查詢、分析。避免了運(yùn)行保障團(tuán)隊(duì)直接去配電室查看配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確保在zui短時(shí)間發(fā)現(xiàn)并排除故障。

故障報(bào)警及事故追憶查詢
        在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶查詢，追憶故障原因，記錄如圖3所示：

圖3

用戶權(quán)限管理
        可根據(jù)用戶要求添加和刪除軟件的用戶數(shù)量和設(shè)置用戶的權(quán)限。針對(duì)不同級(jí)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(lái)的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。

運(yùn)行負(fù)荷曲線
        定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢(shì)曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況、方便管理員掌握用電設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)存在故障隱患的設(shè)備及時(shí)提出整改，對(duì)不合理用電單位提出科學(xué)合理的改進(jìn)，如圖4所示：

圖4
 

數(shù)據(jù)報(bào)表查詢
        為了更加直觀的顯示各回路運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)開發(fā)出了報(bào)表查詢功能，可以通過(guò)時(shí)間設(shè)定窗口，查詢?nèi)我庖欢螘r(shí)間內(nèi)的或者任意時(shí)間點(diǎn)的電度或者電流數(shù)據(jù)。為用戶提供了準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)查詢。

其他功能
        除此之外，本系統(tǒng)還具有重要回路詳細(xì)電參數(shù)實(shí)時(shí)顯示?？梢燥@示1#進(jìn)線、2#進(jìn)線及兩路發(fā)電機(jī)進(jìn)線的2~31次諧波的報(bào)表及棒圖查詢；顯示高壓回路中設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)
        系統(tǒng)的軟硬件全部模塊化，硬件全部智能化。軟硬件設(shè)計(jì)選擇工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性非常高；整個(gè)系統(tǒng)的智能控制終端，遠(yuǎn)程智能通訊控制器全部由16位微機(jī)組成，這種集散型控制系統(tǒng)速度快，實(shí)時(shí)性好，通訊可靠；智能控制終端自帶CPU，采集周期短，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)冗余度高；各個(gè)子系統(tǒng)都是獨(dú)立工作，互不影響；并且和子系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了模塊化，進(jìn)一步提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全及可靠性。

5 總結(jié)
        本文介紹了廣州亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)功能。在系統(tǒng)投資運(yùn)營(yíng)以后，成功經(jīng)歷了亞運(yùn)會(huì)網(wǎng)球比賽的各階段賽事。如今亞運(yùn)已經(jīng)成為了歷史，網(wǎng)球中心也成了廣大網(wǎng)球愛好者的新坐標(biāo)。網(wǎng)球中心電力監(jiān)控系統(tǒng)也將繼續(xù)它的光榮使命，為廣大網(wǎng)球愛好者提供安全、穩(wěn)定的用電保障。