摘要：本文介紹基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和電力監(jiān)控儀表，設計并實現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理的配電自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了微機在配電室中無人管理的功能，省去了值班人員現(xiàn)場操作的煩瑣，提高了供電質量和管理水平，具有簡明實用、投資少等優(yōu)點。

    0   概述

    當前，國內很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實現(xiàn)分散供電，給整個系統(tǒng)的運行管理帶來了很多的不便，計算機技術和網絡通信技術日趨成熟，配電系統(tǒng)測量、控制等功能的智能化、網絡化已是發(fā)展的必然趨勢，配電系統(tǒng)運行中的各種問題可以通過微機全面解決。

    智能化配電系統(tǒng)由開關配以具有通信功能的智能化元件經數(shù)字通信與計算機系統(tǒng)網絡連接，實現(xiàn)對分散分布的低壓電纜分接箱內開關設備運行的自動化管理。系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信與程序控制及設備維護信息管理等功能。

    本文以淄博運動員公寓（后改名為齊盛國際賓館）電能管理系統(tǒng)為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。

    1   系統(tǒng)分析

    山東省第22屆運動會于2010年9月19日在淄博舉行，淄博運動員公寓正是為此服務的。

    據(jù)悉，為保證第十一屆全運會和第二十二屆山東省運動會的召開，淄博市運動員公寓作為兩運會服務的體育配套項目，從去年開始進入論證階段。經多次論證，今天，中國建筑方面的專家組成的評審團開始對方案進行評審。據(jù)了解，根據(jù)淄博市城市總體規(guī)劃與淄博市新區(qū)發(fā)展規(guī)劃，淄博市運動員公寓將建于淄博新城區(qū)核心區(qū)內，在規(guī)劃政務區(qū)東北角，中潤大道南面，西十路西面，整體呈現(xiàn)南高北低。運動員公寓預計總用地面積約22公頃，總建筑面積121660平方米，地上建筑面積為102922平方米，地下建筑面積為18738平方米，綠化率達到65％。

    在整體布局上，淄博市運動員公寓采用園林式分散組合形式，兼顧獨立和聯(lián)系；建筑以現(xiàn)代的北方園林建筑風格為主，兼顧實用與創(chuàng)新；環(huán)境的創(chuàng)造以北方現(xiàn)代園林形式為基礎，兼顧傳統(tǒng)與特色。特別是在節(jié)能設計上，本著“超低能耗，自然通風，天然采光，健康空間，再生能源，智能控制”的原則，外墻門窗均采用高效保溫隔熱系統(tǒng)，有效提高維護結構的性能；在建材選用上，采用輕質新型隔墻材料，減少建筑自重，節(jié)約結構構件用料。

    淄博運動員公寓電力監(jiān)控和電能管理項目是2010年7月份開始的項目，旨在通過該系統(tǒng)實現(xiàn)運動員公寓電力系統(tǒng)的集中管理和檢測，實現(xiàn)遠程智能化配電系統(tǒng)。

    項目啟動前買方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣方設計參考。賣方按照買方的實際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設計，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄，系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；電能報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷、用戶權限管理等主要功能，實際細化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習慣和需求做可行性修改。

    整個系統(tǒng)采用網絡分布式結構，監(jiān)控主機位于2#樓前面地下一層的動力中心中，其他5個配電室分別位于1#、2#、3#、4#地下一層（其中3#有南北兩個配電室）。該項目實現(xiàn)了淄博運動員公寓4個樓內電力系統(tǒng)的智能管理。設計方案為4個樓內的5個配電室，通過光電轉換器經過光纖拉倒2#樓前面地下一層的動力中心。5個配電室現(xiàn)場放置通訊機柜，儀表數(shù)據(jù)通過485接口，MODBUS通訊協(xié)議經光電轉換器輸送到動力中心。

    2   系統(tǒng)的結構   

    本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網絡結構即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

圖1 網絡拓撲圖

    隔層主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    中間層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統(tǒng)軟件發(fā)送指令至現(xiàn)場設備，實現(xiàn)遠程遙控功能。

    以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。

    3  Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案

    Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地數(shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，提高集成效率。

    該系統(tǒng)實施后，實現(xiàn)了各類用電設備的一次系統(tǒng)圖顯示、各回路實時電參量遙測、重要回路電能報表、以及進線回路的負荷用電趨勢、重要回路的分合閘報警、用戶權限管理等功能，圖表分別見圖2、3、4、5、6、7。

圖2系統(tǒng)一次圖

    系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的三相電流及運行狀況。

圖3 實時電參量

    實時電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢、打印及導出。
 

圖4 電能報表

    電能報表：重要回路電能按時間短進行查詢計算、打印、導出。

圖5 趨勢曲線

    趨勢曲線：各進線回路及重要出線回路電流負荷趨勢曲線歷史記錄查詢。

圖6 分合閘報警信息

    分合閘報警信息：各重要回路分合閘遙信報警，實時報警及歷史報警查詢。

圖7 用戶權限管理

    用戶權限管理：用戶可配置不同用戶權限，增減用戶，修改密碼等。

    系統(tǒng)特點

    通訊線接點少，畫面顯示直觀，數(shù)據(jù)刷新快，及時反應現(xiàn)場設備的運行狀況，同時系統(tǒng)操作簡單，方便用戶使用，各種功能可根據(jù)用戶的需求靈活變化，系統(tǒng)的設計快捷方便，修改軟件也不繁瑣。

    4   結束語

    在電力監(jiān)控系統(tǒng)中配置網絡電力儀表，具有實施簡明，投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據(jù)建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節(jié)能降耗措施，逐步提高用電效率。

    參考文獻

    任致程、周中編著  電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4

    朱立泉 變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析  智能建筑電氣技術  2007年第1卷第4期

    王振生 解析《變配電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)》智能建筑電氣技術  2006年第5卷第3期<