摘要

     介紹寶鋼文化中心，采用綜合保護裝置、智能電力儀表，采集配電現場的各種電參量和狀態信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控與電能管理系統實現變電所變配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：寶鋼文化中心；35KV變電所；10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000/3000型；電力監控系統。

0 概述 

     寶鋼集團有限公司（簡稱寶鋼）是中國具競爭力的鋼鐵企業，自2003年至2007年，寶鋼連續五年進入世界500強。2007年，標準普爾評級公司宣布：寶鋼集團公司和寶鋼股份長期信用等級確認為“A-”，展望從上年的“穩定”上調為“正面”，這是繼2006年12月寶鋼取得歷史高評級“A-”后的又一突破。2007年，寶鋼第三次進入美國《財富》雜志評選的“受尊敬的公司”榜單。

     上海寶鋼文化中心位于上海市寶山區牡丹江路1569號，建筑面積88000平方米，是集文化體育、商業于一體建筑。

     本方案是為寶鋼文化中心35KV站和10KV站部分設計的電力監控系統。

1 需求分析

     現場共有三座變電室，分別為35KV變電室（35KV部分及10KV部分）、1#10KV變電室（10KV部分和0.4KV部分）、2#10KV變電室（10KV部分和0.4KV部分）。電力監控系統需要實現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

     電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱等信息。

     對各回路的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

     對各回路的電能集抄功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。

     對各回路儀表進行實時通訊狀態顯示。

     多用戶權限管理，便于分級操作。

     本技術條件適用于寶鋼文化中心的變配電室。供方產品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不于此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

2  系統方案

     監控系統主要實現對寶鋼文化中心變配電進行用電監控與電能管理。監控范圍為35KV變電室的綜合保護裝置、多功能儀表、直流屏、交流屏、變壓器溫控儀；1#10KV變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進線多功能儀表；2#10KV變電室的綜合保護裝置、變壓器溫控儀、低壓進線多功能儀表。系統接入35KV變電室17塊綜合保護裝置，21塊多功能儀表，1塊直流屏，2塊變壓器溫控儀，共分10條總線，總線直接接入本變電所內工控機擴展端口；1#10KV變電室6塊綜合保護裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線，總線直接接入本變電所內數據采集箱，通過光纖上傳數據至35KV變電室值班室主機；2#10KV變電室6塊綜合保護裝置，4塊多功能儀表，4塊變壓器溫控儀，共分4條總線，總線直接接入本變電所內數據采集箱，通過光纖上傳數據至35KV變電室值班室主機，從而在監控主機上實現總線上儀表與監控主機的數據連通。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

系統網絡拓撲圖

1）站控管理層

     站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網絡通訊層

     通訊層主要是由NPORT5410串口服務器、以太網設備及總線網絡組成。NPORT5410串口服務器主要功能是監測現場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現場設備層

     現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程監控。

智能儀表現場連接示意

     現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數量在20只左右，然后將數據上傳至串口服務器NPORT5410，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

     低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統功能

功能特點

     本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

     為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經*的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、報表管理。系統管理員為高等級用戶，高一級的用戶可以添加、刪除下一級別的用戶。

     監控系統界面分為三塊，標題界面、配電系統界面和菜單切換界面。

     標題界面中顯示當前登錄用戶及系統當前時間。

     系統界面中顯示當前界面對應各種參數。

     菜單切換界面排布的按鈕為系統各個功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進入相應的功能界面。

配電監測界面

配電監測功能

     可查看各配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：三相電流，電能。在母線（既圖中橫線）上方數字（如：1H5）代表開關柜。

     當選擇以“管理員”身份登錄系統后，可在系統一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統會自動保存。系統圖中，各回路的通斷將通過紅綠色切換來表示，紅色表示回路接通，綠色表示回路斷開。

     通過“直流溫控”按鈕，界面可顯示直流屏，溫控儀實時采集的數據。

低壓系統圖

     此界面可以觀測進線柜及各出線柜的實時運行狀態。

通訊狀態

     實時顯示接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構，可在線診斷系統網絡通訊狀態，發生網絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，對出現異常的設備及時維護，保證系統的穩定運行。   

通訊狀態圖

     通訊狀態能夠看到整個系統的分布式網絡結構，該系統具有網絡診斷功能。能實時監控系統網絡通訊狀態，出現網絡故障時，系統自動顯示故障線路及具體單元。紅色表示通訊正常，綠色表示儀表通訊出線故障。及時通知維系人員進行查詢故障原因。

電參量報表

     實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實時數據庫。在監控畫面中能夠自定義需要查詢的參數、查詢的時間段或選擇查詢近更新的記錄數等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

     設置需要查詢的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路的電參量報表。主要數據包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數、電能。

     該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統運行中是否出現電壓不穩定，電流越限，功率、功率因數是否符合要求。以此為依據，對系統進行更好的管理和優化。

     報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。點擊打印報表，按需要即可打印報表。

電能報表

     以豐富的數據報表體現計量體系的完整性。系統具備各回路定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時可追溯，維護計量體系的正確性。

電能報表功能

     用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現系統運行期間的任意時間段內的各回路用電，每個進線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內，可方便查詢。

     通過調節開始時間和結束時間，即可顯示此時間段內的用電量。

     該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。

電流曲線

     對配電系統總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。

電流曲線功能

     曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，選擇相應的回路刷新曲線，可顯示選定回路的一天和七天的歷史曲線顯示；

     電流曲線可以幫助用戶進行電能質量分析和故障分析。

報警及事件

實時報警

     實時報警窗口監測系統所采集的遙測量。報警窗口會在系統運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

     當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

     通過調節開始時間和結束時間，即可查詢到過去任意時間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

系統事件

系統事件查詢功能

     此界面中，選擇“實時事件”，可以查看當前狀態下系統的各部分運作情況，選擇“事件查詢”，可以查詢任意時刻的運作情況。

4  結束語

     在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在寶鋼文化中心的應用，可以實現對變電所供配電回路用電的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的企業效益。

參考文獻：

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理系統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10

作者簡介：

周菁，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統