張心志

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文介紹利用先進(jìn)的智能電力儀表技術(shù)，完成對(duì)配電系統(tǒng)電能的智能管理。它的使用不但可以24小時(shí)在線檢測(cè)供電運(yùn)行狀況，而且還可以自動(dòng)發(fā)出控制指令和告警信息，自動(dòng)記錄配電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、統(tǒng)計(jì)有關(guān)信息。為廣播電視安全播出提供了供電保障，還大大減輕了值班人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：低壓配電電能管理；智能監(jiān)測(cè)

單位目前用電負(fù)荷在60~85kWh,主供電有:10kV供電線路一回沒(méi)有備用回路;160kV10kV/0.38kV三相主變壓器1臺(tái);125kV柴油發(fā)電機(jī)一組。配電設(shè)備共計(jì)有:市電輸入柜1個(gè),配電柜5個(gè),機(jī)/市電切換入柜1個(gè),100kV三相穩(wěn)壓器2臺(tái)。其中發(fā)電機(jī)房配電系統(tǒng)距離機(jī)房控制室近60m,有市電輸入柜1個(gè),切換柜1個(gè),配電柜1個(gè)(3個(gè)回路):發(fā)射機(jī)房在三樓,有配電柜3個(gè);二樓有配電室配電柜1個(gè)(4個(gè)輸出回路),穩(wěn)壓器兩臺(tái)。保護(hù)裝置:具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相保護(hù)等功能智能能斷路器2個(gè),分別裝配兩個(gè)配電柜中。配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1設(shè)計(jì)目的

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)低壓配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制和管理。

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的相線電壓、電流,系統(tǒng)有功、無(wú)功、視在功率,功率因數(shù)、系統(tǒng)頻率的監(jiān)測(cè)

（3）具有越限報(bào)警功能

（4）應(yīng)急控制功能

2.2設(shè)計(jì)原理

現(xiàn)代自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)也是一種信息管理系統(tǒng),系統(tǒng)信息包括:采集和變換信息;通信設(shè)備傳送信息;調(diào)度中心使用信息。

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

圖2微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖

機(jī)房低壓配電監(jiān)控管理系統(tǒng)就是基于上述原理和結(jié)合單位實(shí)際情況建立起來(lái)的。電能管理系統(tǒng)多采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。站控管理層是針對(duì)配電監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員,是人機(jī)交互的直接窗口,也是系統(tǒng)的頂層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,如工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面,對(duì)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析與處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí),轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種控制命令。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端(RTU),主要由智能儀表組成,采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。測(cè)量?jī)x表?yè)?dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)必完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心。

經(jīng)過(guò)分析只要在配電室1配出柜輸入端、配電室2的輸入柜輸入端、發(fā)射機(jī)房(穩(wěn)壓器1、穩(wěn)壓器2、非穩(wěn)壓3回路)輸入端安裝采集裝置就可以了解和控制整個(gè)配電系統(tǒng)的供電情況。總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

采集終端位置見(jiàn)圖中的智能電表設(shè)備機(jī)房3塊、配電室一配出柜1塊、配電室二低壓配電柜1塊,計(jì)5塊。

圖3總體結(jié)構(gòu)圖

4.1概述

用戶端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對(duì)用戶可靠、安全、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng)。用戶端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約電能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

4.4.2電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

4.4.3詳細(xì)電參量查詢

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中危髽?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線。

4.4.4運(yùn)行報(bào)表

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù)、zhi定時(shí)間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件。

4.4.5變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線、主變壓器、重要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視，用曲線顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì)，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電安全可靠。

4.4.6實(shí)時(shí)報(bào)警

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒。

4.4.7歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.4.8電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)線、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除。

4.4.9遙控操作

系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

4.4.10用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

4.4.11通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4.12視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

4.4.13用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.4.14 APP支持

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦事項(xiàng)"、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、巡檢記錄查詢等。

4.5系統(tǒng)硬件配置清單

低壓電能監(jiān)控管理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際的運(yùn)行,基本能夠滿足日常電能管理監(jiān)測(cè)要求,解決了不少用電中存在(三相不平衡、中性線電流過(guò)大等)的問(wèn)題。它能夠清楚記錄配電系統(tǒng)日常運(yùn)行參數(shù),特別對(duì)三相不平衡、過(guò)電壓電流等非正常情況能清楚記錄每個(gè)報(bào)警的數(shù)據(jù)、時(shí)間,為提高配電維護(hù)管理水平,保證廣播電視安全播出提供十分有價(jià)值的資料。不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),克服以往過(guò)分依賴值班員的作法,實(shí)現(xiàn)管理由“人工"到“智能"的根本性轉(zhuǎn)變,大大減輕值班人員的工作量,提高工作效率,增加設(shè)用電的可靠性,為安全用電打下良好基礎(chǔ)。

[1]劉家曉.廣播電視發(fā)射臺(tái)低壓配電系統(tǒng)電能管理技術(shù)的應(yīng)用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2022.05版

張心志，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能源管控研究發(fā)展。