安科瑞電力監(jiān)控系統(tǒng)在辦公樓建筑電力運(yùn)行和節(jié)能中的應(yīng)用

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

摘要：本文總結(jié)了電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。通過(guò)列舉工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能中的應(yīng)用，以及推廣發(fā)展中需要改進(jìn)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：民用建筑；電力監(jiān)控系統(tǒng)；運(yùn)行節(jié)能應(yīng)用。

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和城市建設(shè)的加快，智能建筑已經(jīng)從發(fā)達(dá)城市向普通城市發(fā)展和推廣。電力監(jiān)控系統(tǒng)作為智能建筑的重要組成部分，已成為電力系統(tǒng)管理中重要的技術(shù)手段。通過(guò)這種智能化管理，提高了電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性，便于及時(shí)、全面、快速地掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件，簡(jiǎn)單有效地分析了電力負(fù)荷的變化、電能消耗和電能質(zhì)量，提高了電能的使用效率，節(jié)約了電力成本，借助電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確快速地判斷故障位置和原因。

一、電力監(jiān)控系統(tǒng)概述

電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為三層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、通信轉(zhuǎn)換層和系統(tǒng)管理層。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)置在電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場(chǎng)，負(fù)責(zé)完成各種電力現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)參數(shù)和信息狀態(tài)的采集、保護(hù)和控制，實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)的各種動(dòng)作指令和管理操作；通信轉(zhuǎn)換層設(shè)置在電力線路系統(tǒng)中的配電現(xiàn)場(chǎng)，分布式布局，相互獨(dú)立，相互影響，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信轉(zhuǎn)換和與系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)交換。負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的各種電力智能監(jiān)控和第三方設(shè)備采集的相關(guān)信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，組合、配電、轉(zhuǎn)發(fā)；系統(tǒng)管理設(shè)置在監(jiān)控中心，管理主機(jī)與通信轉(zhuǎn)換層子站相互通信，通過(guò)以太網(wǎng)形式進(jìn)行局域網(wǎng)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)信息的交換和管理。

電力監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能：1系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和處理；2電能質(zhì)量監(jiān)控和管理；3事件報(bào)警信息和記錄；4遠(yuǎn)程控制和操作；5歷史數(shù)據(jù)管理和各種報(bào)告打印。

二、電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運(yùn)行和節(jié)能中的應(yīng)用

1.工程實(shí)例

辦公樓分為主樓、東附屬樓、西附屬樓三部分，主樓建筑面積10萬(wàn)mm2,東西附屬樓各1.5萬(wàn)mmm2。電力系統(tǒng)分為三個(gè)變配電室。主樓變配電室為總變配電室。高壓電源采用雙電源進(jìn)線中間的母聯(lián)形式。高壓饋線包括主樓和東西附屬樓的高壓電源，共8個(gè)。主樓配電室低壓配電系統(tǒng)作為獨(dú)立部分，共有4臺(tái)SCB9-2000KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器，其中2臺(tái)為主樓照明動(dòng)力，低壓配電采用兩進(jìn)線一母聯(lián)形式，低壓饋出線90余條。另外兩個(gè)是空調(diào)制冷設(shè)備，每個(gè)變壓器和低壓配電系統(tǒng)都與制冷設(shè)備相對(duì)應(yīng)。東西附屬樓變配電室各有2臺(tái)SCB9-800KVA-AF(10/0.4KV)干式變壓器、低壓配電系統(tǒng)均采用兩進(jìn)線一母聯(lián)的形式，低壓饋線分別為60多條和40多條，主要負(fù)荷為普通照明和動(dòng)力。由于配電室相對(duì)分散，距離較遠(yuǎn)，建筑功能不同，電力負(fù)荷性質(zhì)不同，采用電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控電力系統(tǒng)，三層結(jié)構(gòu)如下：

（1）系統(tǒng)管理層。主樓改為配電室為監(jiān)控中心，東西附屬樓為兩個(gè)子工作站。各工作站電力監(jiān)控系統(tǒng)采用電力專用監(jiān)控軟件、Windows2003/XP中文版操作系統(tǒng)、SQLserver2005數(shù)據(jù)庫(kù)作為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。與第三方通信支持DDE模式、OPC模式和ODBC接口，支持與建筑控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

（2）通信轉(zhuǎn)換層。主通信網(wǎng)絡(luò)采用100MTCP/IP光纖以太網(wǎng)，子工作站通過(guò)OPC轉(zhuǎn)發(fā)接口連接TCP/IP以太網(wǎng)與主樓監(jiān)控中心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)三個(gè)區(qū)域配電室的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換，方便值班人員查看電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了提高數(shù)據(jù)交換速度和通信的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)采用IEEE802.3(TCP/IP)通信標(biāo)準(zhǔn)、星形結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)RS485接口、5類UTP或Fibercable網(wǎng)線傳輸，傳輸速率達(dá)到100M標(biāo)準(zhǔn)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。高壓進(jìn)線、高壓母線、低壓進(jìn)線、低壓饋線均配備PM800系列電力參數(shù)測(cè)試儀及相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備。該設(shè)備不僅可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示各種參數(shù)，還可以通過(guò)RS485接口通過(guò)MODBUS通信協(xié)議傳輸?shù)较到y(tǒng)管理層。

2.民用建筑電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用價(jià)值

（1）與以往常規(guī)的人工管理方法相比，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)、全面地掌握電氣運(yùn)行信息，提高電氣運(yùn)行的安全性和可靠性。例如，系統(tǒng)實(shí)時(shí)、定期地收集電氣設(shè)備的模擬量和開(kāi)關(guān)量；直接讀取各配電站和線路檢測(cè)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和存儲(chǔ)。通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控和信息共享，可以減少甚至取消子工作站的運(yùn)行管理人員，節(jié)省人工管理的成本。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)具有報(bào)警、事件管理和網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能。方便監(jiān)控中心管理人員充分了解電氣運(yùn)行情況，準(zhǔn)確快速判斷故障位置，查明故障原因，幫助電氣維修人員及時(shí)解除故障，提高電氣安全、可靠性和可持續(xù)性。

（3）系統(tǒng)可以通過(guò)曲線和數(shù)據(jù)表直觀地顯示歷史數(shù)據(jù)，用戶可以很容易地選擇要查看電路的歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以監(jiān)控關(guān)鍵電路的電流和功率變化，及時(shí)糾正和預(yù)測(cè)故障，管理設(shè)備的運(yùn)行和分配。

3.民用建筑電力系統(tǒng)節(jié)能的應(yīng)用價(jià)值

（1）通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)各用電負(fù)荷電能消耗數(shù)據(jù)和電力參數(shù)的分析，可以對(duì)配電系統(tǒng)各用電負(fù)荷進(jìn)行電能分配、測(cè)量和監(jiān)控，減少三相電流不平衡，避免電能浪費(fèi)。

（2）根據(jù)電力監(jiān)控系統(tǒng)記錄的峰、谷、平時(shí)電能消耗數(shù)據(jù)分析，合理采用運(yùn)行模式和周期，減少不必要的設(shè)備購(gòu)置，減少資本投資，節(jié)約電能。

（3）通過(guò)對(duì)電力參數(shù)的實(shí)時(shí)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)諧波問(wèn)題或低功率因數(shù)等異常電能消耗現(xiàn)象，采取有效措施進(jìn)行設(shè)備改造或補(bǔ)償，避免過(guò)度電能損耗和設(shè)備老化。

4.電力監(jiān)控系統(tǒng)在推廣應(yīng)用過(guò)程中需要解決和改進(jìn)的問(wèn)題

（1）應(yīng)用產(chǎn)品和制造商較多，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不同，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，限制了電力監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和發(fā)展。例如，制冷機(jī)組的電氣控制器件不能與電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信和信息共享，電力監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集不足。

（2）電力監(jiān)控系統(tǒng)投資規(guī)模大，特別是精度高、傳輸速度快的監(jiān)控部件。一般來(lái)說(shuō)，電力監(jiān)控占變配電系統(tǒng)投資的30%-40%。部分業(yè)主自籌資金，在預(yù)算不足的情況下，相應(yīng)減少電力監(jiān)控投資。

（3）用戶對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)認(rèn)知度低，管理人員業(yè)務(wù)能力和知識(shí)水平低，系統(tǒng)利用率低，部分用戶只作為裝飾，忽視其應(yīng)用價(jià)值，造成誤解，造成系統(tǒng)推廣和發(fā)展障礙。

三、安科瑞Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

1.概述

對(duì)于用戶變電站（一般35kV及以下電壓等級(jí)），通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置、開(kāi)關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接觸無(wú)線溫度測(cè)量產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電站、配電、電力安全運(yùn)行和綜合管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開(kāi)關(guān)、變電站、配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和無(wú)人值守要求，為35kV及以下電壓等級(jí)開(kāi)發(fā)的分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，應(yīng)用于電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)控、控制、通信等功能于一體。適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)變電站的全面控制和管理，滿足變電站無(wú)人值守或少人值守的需要，為變電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2.應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通、工業(yè)、建筑、學(xué)校、商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，網(wǎng)絡(luò)模式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、電氣設(shè)備分布和占地面積綜合考慮網(wǎng)絡(luò)模式。

4.系統(tǒng)功能

4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

4.2電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

4.3運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備zhiding時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

4.4實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

4.5歷史事件查詢：對(duì)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。

4.6電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：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。

4.7網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(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)。

4.8電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

4.9故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各種電氣量的變化情況。

4.10Web訪問(wèn)：展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

4.11APP訪問(wèn)：設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

5.系統(tǒng)硬件配置

四、結(jié)束語(yǔ)

電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑中發(fā)揮越來(lái)越多的作用，以其出色的電力監(jiān)控功能和節(jié)能效果haoping，特別是與樓宇自控系統(tǒng)的一體化管理，能夠更加節(jié)省人工管理的開(kāi)支，節(jié)約時(shí)間，操作和查詢更加方便，而且具有更明顯的經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電力監(jiān)控系統(tǒng)正在向更高、更深的領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姜傳超.電力監(jiān)控系統(tǒng)在民用建筑電力系統(tǒng)運(yùn)行和節(jié)能中的應(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