电力监控系统在上海浦江双辉大厦的应用

    摘要：介绍上海浦江双辉大厦配电系统及电能管理系统，采用智能电力仪表和微机保护采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3000型电力监控与电能管理系统实现建筑电力监控的能耗管理及Acrel-3000型系统所实现的功能，为楼宇电力监控与电能统计数据，为节能提供决策依据。

    0  概述

    上海安科瑞电气股份有限公司于2009年8月承接了上海浦江双辉大厦的电力监控与电能管理系统，上海浦江双辉大厦位于浦东南路东侧，银城中路北侧，工程占地面积约24140 m2由两幢高度为208米塔楼组成，建成后将成为陆家嘴地区首座“双子楼”。

    浦江双辉大厦监控部分有1个35kv配电室， 1#、2#、3#、4#、5#5个配电室分10kv高压和0.4kv低压。35kv配电室有高压电力仪表、综保和2台变压器温控仪，另外5个配电室有10kv高压电力仪表和综保，0.4kv低压部分有电力仪表和22台变压器温控仪。35kv和1#配电室分布在A栋的B2层，2#配电室分布在B栋的B2层，3#配电室分布在A栋的33楼，4#配电室分布在B栋的33楼，5#配电室分布在A栋的B4层。针对浦江双辉大厦的实际情况，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网设备运行的远程监控和集中管理。

    设计的电力监控与电能管理系统具备全电参量测量、开关量状态监测以及电能计量与电能质量管理等功能。设计中充分体现系统的可用性、先进性、方便性、安全性、可靠性、可扩展性及系统性价比的合理性。

    1  项目立项的意义

    浦江双辉大厦对高压部分电力参数的监控和变压器三相温度的监测的要求比较高，值班室人员一天要6次巡查变压器温控仪的温度和一些电力参数且变压器分布于6个不同的变电所里。这样费时费力又不能实时的反应一些紧急状况。低压部分由600左右的回路组成，如果要抄电能那是一个不小的任务。使用该系统能够带来如下优点：

    1）像浦江双辉这样的仪表分布的比较散，没有电力监控和电能管理系统之前只能通过人力去跑上跑下的去抄表，查看电力参量，这样对于抄表人员来说是个费时费力，而且也不能及时的掌握第一手信息。使用系统后后台值班监控人员只需在值班室就能实时准确的监控到每个表的运行情况，和表所测量的各个电参量，实时的进行抄表，省时省力，快速及时的掌握用电情况。

    2) 对于浦江双辉在一些主要回路上的电力仪表根据监控系统，可以实时的监控它们的运行情况，如电压、电流、有功，无功，功率因数等，系统可以对它们进行设置一个预警值，只要回路上的电参量达到或接近时系统就会对值班人员进行报警，比如发现一些短路问题，电流过大等，就使得值班人员可以及时的去解决问题如关闭或安排专业人员去修。

    3)系统有对历史数据的对比分析，这样方便管理人员发现其中的问题实施一些有针对性的方案，如一些电参量突然变化的表，就要去看它是否正常工作或实际是否是这样，这样可以及时发现潜在故障，减少设备维护费用，延长设备使用寿命；提高运行管理效率，减少运行维护人员工作量。

    4）通过数据分析，使管理者合理有效地利用设备，减少不必要设备添置，避免了资源浪费，精简值班人员数，及时发现电能消耗异常现象，采取有效措施进行设备改造或补偿，以避免电能损耗，这样下来节约大量资金。通过对资源的充分利用，强调高效率、低能耗、低污染，达到节约能源、保护环境的可持续发展的目标。

    5)系统可以直观而形象的反映出在哪个位置的哪个表的电力参数，方便技术人员分辨出来，简洁明了的操作界面让操作人员方便操作。

    6) 通过实时监控可以使值班人员及时发现问题及时处理问题，如在不需要用电的时间地点时可以不用电，智能电力仪表的电力参数不稳定时可以不用等情况，这样一来可以减少用电量，节约成本。

    7) 系统具有曲线、报表分析，曲线、报表打印功能，这样管理者在进行分析决策时就有了依据。

    8）该系统具有良好的开放性，可以方便的与大厦中中其他相关系统和智能装置进行通信，如：楼宇自控系统（BAS）和火灾自动报警系统等，实现自动化系统间相互通讯和信息共享。

    2  项目的设计方案

    上海安科瑞电气股份有限公司为浦江双辉项目设计的电力监控及电能管理系统采用分层分布式结构，由站控管理层、网络通讯层和现场设备层组成。

    现场设备层主要的设备为：多功能电力仪表、微机保护装置、变压器温控仪。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场屏蔽双绞线进行组网通讯，实现数据现场采集。

    网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为采集现场设备层中的仪表数据，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。{page$}

    站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

    各智能电力仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器。然后35kv配电室、1#配电室高低压部分和5#配电室高低压部分通过网线直接与值班室的工业交换机相连， 3#高低压部分通过光缆直接与值班室的工业交换机相连，4#高低压部分通过光缆先连到2#配电室，再和2#高低压部分一起通过光缆一起连到值班室的工业交换机。最后工业交换机通过网线连到值班室的两台主机。

    由于该项目电力仪表较多，故采用2套系统的方式实现，一台主机监控管理在A栋的配电室，另一台监控管理在B栋的配电室。

    本系统采用分层分布式计算机网络结构如下图所示：

    3  系统实现的的过程

    实现系统的过程：首先通过数据量的采集把我们需要的数据量保存到我们的历史和实时数据库，在我们系统上把需要实时显示的数据量在界面上实时刷新的显示出来；需要查询和分析过去的历史记录的数据，通过我的各种查询报表和分析曲线等一些形象的界面反应给值班人员；系统中设置报警，把一些重要的操作量动作时和一些重要数据量异常时进行报警；系统中设置针对值班室内不同级别的用户，设置不同的权限来进行操作管理，防止因人为误操作或人为破坏给生产带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。

    这样下来我们的系统就完成了，下图为1#配电室变压器温度信息及状态表。

    4  项目实施后的综合分析

    浦江双辉项目在施工调试中，发现了一些问题，如：在调试综保过程中发现几只综保的一些开关量和实际情况不符，反应了安装过程中接线有问题；在低压部分，后台监控时一部分仪表合闸了且有电流，但这些表是分闸的，去现场查看时在仪表上的显示灯也是分闸的，反应了安装过程中的问题；在低压部分有些仪表的有功功率等一些电参量为负，反应了接线问题。故通过我们在系统调试这个项目600多个智能仪表通讯时，我们可以帮助电力值班人员快速及时准确的发现这些仪表是否安装正确 ，显示的值是否准确。在调试过程中帮助用户检验了他们所采购的设备的完好和安装正确性。

    系统的完成，让电力值班人员的抄表任务轻松了，节约了抄表时间，提高了抄表积极性。

    5  结束语

    Acrel-3000电力监控系统及电能管理系统具有实用性、安全性、系统的实时性、稳定性、可扩展性、易维护性。随着计算机信息技术的普及，低压配电智能化的要求也越来越高，变配电监控及低压配电管理使得实现配电室的无人职守真正成为现实。该系统在浦江双辉大厦的应用，实现了在值班室远程监控了6个配电室的各种通讯仪表，对采集的数据进行显示，处理，并生成报表、图形、曲线等，便于值班人员的分析与定时查询所需要的数据。

    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<