新宏博通讯科技有限公司电力监控系统设计方案

安科瑞 徐玉丽 韩来发

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏  江阴

摘要：本文介绍了基于Acrel-3000电力监控电能管理系统及网络多功能仪表，设计并实现了一套分散采集集中管理的自动化配电系统。通过计算机网络技术，对变配电设备实现远程精细、实时监控，避免人工采集数据的偏差，提高了供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。

关键词：电力监控软件；网络电力仪表；配电自动化监测；应用

0   引言
   配电自动化，是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统。其目的是提高供电可靠性，改善电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。

随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长，各种新型负载不断涌现，用户更加关注电能质量问题，同时也对电能质量提出了更加严格的要求。用户需要更加有效的电力监控管理解决方案来应对上述变化带来的挑战，以实现配电系统持续可靠、高效低耗的运行。

本文以新宏博通讯科技有限公司电力监控系统为例子，简单介绍变电站的配电自动化监测系统。

1   项目简介

苏州工业园区新宏博通讯科技有限公司（以下简称新宏博）是一家中外合资企业，由（中资）苏州工业园区新宏博通讯科技有限公司与（港资）香港润宏实业有限公司投资1200万成立的合资公司——公司座落在苏州工业园区（三区）苏胜东路胜港街88号，占地14000平方米，总建筑面积为12767平方米，已建成综合办公楼与一期生产车间4000平方米。公司专业从事通讯行业安全防范产品研制开发、生产制造和市场销售为一体的综合型企业。由于新宏博工厂用电量比较大，并且为响应国务院制定的一系列促进节能减排的政策措施，更好的对配电系统进行监控管理。因此建立了后台电力监控与电能管理系统，对配电进行智能化管理。

变配电系统主要由工厂一楼配电柜和仓库配电柜进行变配电管理，工厂一楼配电柜提供整个新宏博生产所需电力，仓库配电柜提供新宏博全部办公及后勤用电。进线由外边开闭所引来，并且监控值班室设置在主楼的三楼监控室。因此，为实现对整个新宏博公司电力系统的实时监控及对各区用电的电能管理，在值班室设立了监控中心，基于ACREL-3000的电力监控与电能管理系统后台，实现对整个配电系统的实时监控与电能管理。现场共计一个进线回路，21个出线回路。其中进线回路配置安科瑞的ACR330ELH，实现对该回路的主要电参量的测量，其中包括三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率、功率因数、电能的峰平谷电能、电流的2-31次谐波以及断路器分合状态信号等。配电柜出线回路，配置ACR220E电力仪表，ACR220E多功能电表，为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器接入，精度0.5级，广泛应用于高、低压进线柜、联络柜、出线柜、动力柜等场合，带RS485接口，Modbus通讯协议，详细配置清单如表一所示：

表1：

2          用户需求

由于本企业用电量较大，为了响应国务院制定的一系列促进节能减排的政策措施，更好的对配电系统进行监控管理，需配置一套电力监控及电能管理系统，完成对整个企业主要回路用电状况的实时监测，并能通过历史数据对企业内部各部门用电情况进行分析，以提出有效的节能整改方案及措施。

3          设计方案

3.1  设计标准

3.2  系统结构

Acrel-3000电力监控与电能管理系统以监控主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如图1所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

1）站控管理层

站控管理层针对电力监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。

监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。

打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。

UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行，提供足够的时间进行数据存储。

   2）网络通讯层

通讯层设备为NPORT5232I串口服务器。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。

3）现场设备层

现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传采集的数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的数据必须完整、准确并实时传送至监控主机。

3.3    系统功能

数据采集与管理

配电系统的数据采集主要通过现ACR网络多功能仪表、PT、CT将现场各回路电力系统运行参数，包括电流、电压、功率等遥测信息以及断路器分合闸状态、保护信息以及故障等开关量状态；现场设备将所采集和处理过的信号经屏蔽双绞线上传只通讯管理机经光纤或者五类线等媒介上传至站控管理层。各间隔级单元相互独立的存在于整个通讯网络中，增强了整个系统的可靠性及可用性。ACR网络多功能仪表采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线双绞线传输，接线简单方便；通讯接口是半双工通信，数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。

信息处理

对信号采集系统所采集实时数据进行统计、分析、计算，将数据进行定时存储。并通过计算产生每日/周/月/年用电量；每日/周/月/年最大负荷及最大负荷出现时间，对存在故障隐患的设备及时提出整改；通过电能分时计量累计电费，对不合理用电单位提出科学合理的改进；通过逻辑运算计算出设备正常、异常出现次数，存储事故发生时间、原因。电能报表如图2所示：

画面显示

19寸彩色液晶显示作为人机交互界面，实时显示配电系统各种信息画面，包括各断路器当前状态、各回路当前电压、电流、功率等测量值的实时信息。声光提示报警信息、保护设备动作及复位信息。实时画面如图3所示：

画面显示

负荷趋势曲线提供了某一段时间内该回路的负荷趋势，方便管理员掌握用电设备的运行状况，对存在故障隐患的设备及时提出整改，对不合理用电单位提出科学合理的改进。如图4所示：

系统特点

通讯线接点少，画面显示直观，数据刷新快，及时反应现场设备的运行状况，同时系统操作简单，方便用户使用，各种功能可根据用户的需求灵活变化，系统的设计快捷方便，修改软件也不繁琐。

4   结束语

     本文的配电自动化监测报警系统功能平台，实现的是基于B/S结构模式下的一种监测软件，在电力监控系统中配置网络电力仪表，方便实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，逐步提高配电自动化监测报警的水平。

参考文献

[1]《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

作者简介：

徐玉丽  韩来发 (1985-)，男，本科，毕业于南京信息工程大学，从事变配电监控系统工作。