董建锋
上海安科瑞电气股份有限公司，上海嘉定 201801
摘要：本文介绍了安科瑞电力监控系统Acrel-2000在机械设计制造研究所项目中的应用，该系统实现了分布式采集和集中控制的智能化管理。为机械设计制造研究所配电房安全、可靠、高效的运行提供了坚实的技术保障，亦给其开展节能减排工作提供了有力的资料依据。
关键词： 智能配电 电力监控 节能减排 机械设计制造研究所
0 概述
智能化配电监控系统是数字化和信息化时代应运而生的产物，已经被广泛应用于电网用户侧楼宇、体育场馆、科研设施、机场、交通、医院、电力和石化行业等诸多领域的高/低压变配电系统中。智能化配电监控系统对高压开关柜、低压开关柜、应急发电机组等的工作状态进行监控。通过实时记录单相/三相电压、单相/三相电流、功率、功率因子、电度、频率和电流开关状态等各项参数实现监测，当参数值超出允许的范围时便产生预警、报警，并对相关设备进行控制。智能配电监控系统在用电量及用电设备的管理中已经起到了不可替代的作用。
1 项目简介
机械设计制造研究所内主要包括1间低压配电房，该配电房内含有两路进线、一路母联和11台低压馈线柜。上海安科瑞电气股份有限公司于2011年10月份承接了机械设计制造研究所智能配电监控系统项目，为该项目定制的电力监控系统为Acrel-2000。Acrel-2000型电力监控系统的监控范围是：机械设计制造研究所有限责任公司的低压配电室内智能仪表的所有电参量。
2 客户需求
1.系统一次图显示、断路器分合闸指示，实时电参量显示。全电参量历史查询。
2.高压系统配远程控制、遥信量显示。权限验证等。
3.主要负荷电流曲线查询，放大、缩小、打印等功能。
4.设备运行状态监测，系统拓扑图显示，用户权限管理。
5.电能管理。可查询月报表、日报表、小时报表。具备远程抄表功能。同时可对报表保存打印等功能。
3 设计参照的标准和依据
ISO/IEC11801 《国际综合布线标准》
JGJ/T 16-92 《民用建筑电气设计规范》
GA/T74-94 《中华人民共和国安全防范行业标准》
GA/T70-94 《中华人民共和国公共安全行业标准》
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
IEC-61131-3 《图形可编程标准》
GB50254/59-96 《电气装置安装工程施工及验收规范》
GB/T17626.5 《浪涌（冲击）抗扰度试验》
GB/T17626.6 《射频场感应的传导骚扰抗扰度》
GB/T17626.8 《工频磁场的抗扰度试验》
GB/T17626.10 《阻尼振荡磁场抗扰度试验》
GB/T17626.11 《电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验》
GB/T17626.12 《振荡波抗扰度试验》
GB/50171-92 《电气装置安装工作盘柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB/T13729-92 《远动终端通用技术条件》
GB/J63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB/T15145-94 《微机保护装置通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13850 《交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
GBJ63-93 《电力装置电测量仪表装置设计规程》
GB2887 《计算站场地技术要求》
4 项目的系统结构
智能化配电监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。现以机械设计制造研究所Acrel-2000智能化配电监控系统为例，对该智能化配电监控系统的主要功能进行详细介绍。
该项目数据字典如下：
|
绵阳机械制造工艺研究所电力监控系统
|
|||||||||
|
波特率：9600
|
|||||||||
|
序号
|
柜号
|
回路编号
|
回路名称
|
仪表型号
|
端口
|
仪表地址
|
变量名称前缀（如电流）
|
PT
|
CT
|
|
1
|
1AH
|
1
|
电源进线
|
CDD-JB12
|
COM6
|
2
|
A1AH_Ia_
|
100
|
100
|
|
2
|
2AH
|
2
|
TM1
|
CDD-JB24
|
3
|
A2AH_Ia_
|
100
|
50
|
|
|
3
|
3AH
|
3
|
TM2
|
CDD-JB24
|
4
|
A3AH_Ia_
|
100
|
50
|
|
|
4
|
4AH
|
4
|
生活区
|
CDD-JB12
|
5
|
A4AH_Ia_
|
100
|
50
|
|
|
5
|
5AH
|
5
|
备用
|
CDD-JB12
|
6
|
A5AH_Ia_
|
20
|
50
|
|
|
7
|
P101
|
2
|
进线
|
ACR220E/K
|
COM5
|
2
|
D01_Ia
|
1
|
600
|
|
8
|
P102
|
3
|
电容补偿
|
PZ80-E4/K
|
3
|
D02_Ia
|
1
|
400
|
|
|
9
|
P103
|
4
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
4
|
D03_Ia
|
1
|
30
|
|
|
10
|
5
|
620-2APE
|
PZ80-E4/K
|
5
|
D04_Ia
|
1
|
80
|
||
|
11
|
6
|
620-1APE
|
PZ80-E4/K
|
6
|
D05_Ia
|
1
|
120
|
||
|
12
|
7
|
门卫室AME
|
PZ80-E4/K
|
7
|
D06_Ia
|
1
|
15
|
||
|
13
|
8
|
620-3APE
|
PZ80-E4/K
|
8
|
D07_Ia
|
1
|
40
|
||
|
14
|
9
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
9
|
D08_Ia
|
1
|
30
|
||
|
15
|
P104
|
10
|
620-1K-2-1
|
PZ80-E4/K
|
10
|
D09_Ia
|
1
|
160
|
|
|
16
|
11
|
620-1K-1-1
|
PZ80-E4/K
|
11
|
D10_Ia
|
1
|
160
|
||
|
17
|
P105
|
12
|
620-1APB2
|
PZ80-E4/K
|
12
|
D11_Ia
|
1
|
80
|
|
|
18
|
13
|
620-1APB1
|
PZ80-E4/K
|
13
|
D12_Ia
|
1
|
160
|
||
|
19
|
P106
|
14
|
620-1K-3
|
PZ80-E4/K
|
14
|
D13_Ia
|
1
|
60
|
|
|
20
|
15
|
907办公用电
|
PZ80-E4/K
|
15
|
D14_Ia
|
1
|
60
|
||
|
21
|
16
|
待建废水处理池
|
PZ80-E4/K
|
16
|
D15_Ia
|
1
|
40
|
||
|
22
|
17
|
908办公用电
|
PZ80-E4/K
|
17
|
D16_Ia
|
1
|
30
|
||
|
23
|
18
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
18
|
D17_Ia
|
1
|
60
|
||
|
24
|
P107
|
19
|
902-1办公用电
|
PZ80-E4/K
|
19
|
D18_Ia
|
1
|
80
|
|
|
25
|
20
|
903-1空调机组1
|
PZ80-E4/K
|
20
|
D19_Ia
|
1
|
80
|
||
|
26
|
21
|
903-1办公室用电
|
PZ80-E4/K
|
21
|
D20_Ia
|
1
|
40
|
||
|
27
|
22
|
908办公用电
|
PZ80-E4/K
|
22
|
D21_Ia
|
1
|
30
|
||
|
28
|
23
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
23
|
C22_Ia
|
1
|
60
|
||
|
29
|
P201
|
2
|
二号变压器进线
|
PZ80-E4/K
|
COM4
|
2
|
C01_Ia
|
1
|
600
|
|
30
|
P202
|
3
|
补偿柜
|
PZ80-E4/K
|
3
|
C02_Ia
|
1
|
400
|
|
|
31
|
P203
|
4
|
联络
|
PZ80-E4/K
|
4
|
C03_Ia
|
1
|
400
|
|
|
32
|
P204
|
5
|
620-1K-1-2
|
PZ80-E4/K
|
5
|
C04_Ia
|
1
|
160
|
|
|
33
|
6
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
6
|
C05_Ia
|
1
|
40
|
||
|
34
|
7
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
7
|
C06_Ia
|
1
|
40
|
||
|
35
|
8
|
902-1办公室
|
PZ80-E4/K
|
8
|
C07_Ia
|
1
|
60
|
||
|
36
|
9
|
620-1K-2-2
|
PZ80-E4/K
|
9
|
C08_Ia
|
1
|
160
|
||
|
37
|
P205
|
10
|
620-1APB1
|
PZ80-E4/K
|
10
|
C09_Ia
|
1
|
80
|
|
|
38
|
11
|
902-1空调机组B
|
PZ80-E4/K
|
11
|
C10_Ia
|
1
|
80
|
||
|
39
|
12
|
903-1办公用电
|
PZ80-E4/K
|
12
|
C11_Ia
|
1
|
80
|
||
|
40
|
13
|
903-2办公用电
|
PZ80-E4/K
|
13
|
C12_Ia
|
1
|
80
|
||
|
41
|
14
|
620-1APA
|
PZ80-E4/K
|
14
|
C13_Ia
|
1
|
80
|
||
|
42
|
15
|
备用
|
PZ80-E4/K
|
15
|
C14_Ia
|
1
|
40
|
||
|
43
|
16
|
待建药库
|
PZ80-E4/K
|
16
|
C15_Ia
|
1
|
30
|
||
|
44
|
17
|
907办公用电
|
PZ80-E4/K
|
17
|
C16_Ia
|
1
|
60
|
||
|
45
|
P206
|
18
|
电能160
|
PZ80-E4/K
|
18
|
C17_Ia
|
1
|
80
|
|
|
46
|
19
|
电能表
|
PZ80-E4/K
|
19
|
C18_Ia
|
1
|
60
|
||
|
47
|
P207
|
20
|
620-4AC1
|
PZ80-E4/K
|
20
|
C19_Ia
|
1
|
80
|
|
|
48
|
21
|
门卫室
|
PZ80-E4/K
|
21
|
C20_Ia
|
1
|
20
|
||
|
49
|
22
|
620-3APE
|
PZ80-E4/K
|
22
|
C21_Ia
|
1
|
80
|
||
|
50
|
23
|
620-2APE
|
PZ80-E4/K
|
23
|
C22_Ia
|
1
|
120
|
||
|
51
|
24
|
620-1APE
|
PZ80-E4/K
|
24
|
C23_Ia
|
1
|
80
|
||
针对上述现场的具体情况，Acrel-2000智能化配电监控系统应用于机械设计制造研究所的网络拓扑结构如下图所示：
图1 机械设计制造研究所系统网络拓扑图
5 硬件设备选型
四川机械设计制造研究所主站层位于一层总值班室内，电力监控系统的站控管理层设备具体包括：Acrel-2000电力监控系统工控机一套、打印机、UPS。负责将通讯管理层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作、以及整个变配电系统的整体监控。网络通讯层设备的选型主要从两个方面考虑，一个是用户需求，功能实现方面；二是根据现场情况，综合项目的费用来考虑的。针对这个项目来说，用户的需求常规，软件功能实现起来相对容易；现场情况比较简单，监控点数比较少，所以网络通讯层设备采用性价比高的4口带隔离的通讯管理机，既能满足用户要求，又能减低项目成本。现场设备层的选型，在本项目中主要从性价比考虑。两路进线选择的是安科瑞生产的ACR220E/K网络电力仪表，它能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度等。出线回路选择的是安科瑞生产的PZ80-E4/K，它可以测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度等。
6 系统功能实现
友好的人机交互界面
变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互接口并实时刷新。
图2
用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
数据采集处理
Acrel-2000型电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据直接显示或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因子上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析接口，通过调用相关回路实时曲线接口分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
图3
报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的时、日、月、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
图4
事件记录和故障报警
系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
图5
7 结束语
本文以机械设计制造研究所项目中Acrel-2000智能化配电监控系统的三层拓扑结构为核心，分析了Acrel-2000电力监控系统最终实现的功能。电力监控系统方便的监控了配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，便于维护人员明确设备运行状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高工作效率。它以较少的投资，极大地提高了供配电系统的可靠性、安全性和自动化水平。
参考文献：
1）上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2010.08版.
2）电力电测数字仪表原理与应用指南 任致程、周中，中国电力出版社 2007.4
作者简介：董建锋 男 1984年生 本科
任职单位：现任职于上海安科瑞电气股份有限公司
联系电话：15052183915 QQ:1990381446
E-mail:ACRELDJH@163.COM
E-mail:ACRELDJH@163.COM