Acrel-2000电力监控系统在上海市环境监测中心的应用

    上海市环境监测中心始建于1983年，是从事环境监测的公益性科学技术单位，隶属于上海市环境保护局，业务上受中国环境监测总站的指导，属全国环境监测一级站。

    上海市环境监测中心主要承担上海市行政管辖范围的环境质量监测和污染源监测工作，包括水、大气环境质量、土壤、固体废弃物、环境噪声以及一些敏感地区的环境监测工作，如饮用水源取水口等。为本市的环境管理和决策提供技术监督、技术支持和技术服务，是全市环境监测系统的网络中心、技术中心、信息中心和培训中心。

     三江路地块上海市环境监测中心置换迁建业务用房工程位于徐汇区漕河泾街道301街坊(龙漕路三江路口),本工程基地面积约为8000平方米,拟建总面积为23760平方米,本建筑分为综合业务楼、实验楼、大气监测楼、辅助业务楼

    本项目承接其变配电所电力监控系统，本变配电所由两路10KV供电，经一台负荷1250KVA变压器及一台负荷1600KVA的变压器变压后,对上海市环境监测中心的综合业务楼、实验楼供电。

 1 需求分析

    现场共有一座变电室。系统需要实现数据集中管理、分析处理。要求如下：

    关于变配电监控系统：

    设置变配电监控系统用于对智能设备的实时监控。监控系统包含监控主机、八通道通讯管理机、电源隔离模块、工业网络交换机、通讯机柜、数据处理工作站、配电管理系统软件、UPS、打印机等设备。监控系统通过现场总线与站内设备联接，以保证通讯质量。监控主机硬件采用品牌工业专用计算机，CPU主频应不低于2.0Hz，内存容量应不低于2GB,硬盘容量应不低于500GB。监控主机应采用LED显示器，尺寸不小于19寸。打印机:A4幅面黑白激光打印机。

系统性能要求如下：

    系统应采用全中文界面显示。从数据采集装置输入值越死区到运行工作站CRT显示≤5s。从数据采集装置输入状态量变位到运行工作站CRT显示≤3s。全系统实时数据扫描周期≤3s。画面整幅调用响应时间实时画面≤2s,其他画面≤3s。画面实时数据刷新周期≤4s。I/O测控单元加入突变量至数据处理和通信装置MODEM或网关机出口时间：遥测为≤3s,遥信为≤2s。具有与第三方通讯功能 。

仪表要求：

    功能：测量三相交流电流、相/线电压、有功/无功功率、有功/无功电度、功率因数、频率等；外部提供电源DC220V±25%；精度等级：电压、电流0.2级，有功功率0.5级，有功电度1级；通讯端口：RS485通讯；通讯协议：Modbus协议；

    通讯频率：4800/9600bps。变配电监控系统品牌的选用与电力仪表、网络通讯管理机应为同一个厂家生产，选用上海安科瑞产品。

    本技术条件适用于上海市环境监测中心的变配电室。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅限于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。

 2 系统方案

    监控系统主要实现对上海市环境监测中心变配电进行用电监控与电能管理。监控范围为变配电所10KV综合保护装置、直流屏、变压器温控仪、低压多功能仪表。系统接入变配电所10KV综合保护装置2台、直流屏1台、变压器温控仪2台、低压多功能仪表69台,共分6条总线(综合保护装置采用超五类网线通讯)，总线直接接入本变电所内数据采集器,超五类网线直接接入本变电所内网络交换机，从而在监控主机上实现总线上仪表与监控主机的数据连通。如下图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。

       系统网络拓扑图

1）站控管理层

    站控管理层针对电能管理系统的管理人员，是人机交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控机、显示器、UPS等。

2）网络通讯层

    通讯层主要是由ANet通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。ANet通讯管理机主要功能是监测现场智能仪表、综合保护装置、直流屏、变压器温控仪；以太网设备及总线网络的主要功能是实现数据交互，使配电系统管理集中化、信息化、智能化，极大提高了配电系统的安全性、可靠性和稳定性，真正达到了无人值守的目的。

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、综合保护装置、直流屏、变压器温控仪组成，智能仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入通讯服务器，经通讯服务器到达该配电间监控主机进行组网，实现远程监控。

智能仪表现场连接示意

    现场仪表以手拉手方式通过屏蔽双绞线(RVVSP2*1.0)进行通讯连接，每根总线连接智能仪表数量小于32只(鉴于以往经验,一根总线仪表数量越少,反应时间越快,建议一条总线20块仪表左右)，然后将数据上传至Anet通讯管理机(注:综保采用超五类网线进行通讯)，进而将数据上传至当地监控终端。具体连接示意图如下所示：

3 系统功能

功能特点

    本系统采用全中文界面，操作简单方便；运行稳定可靠；系统具有一次系统图显示，模拟图显示和网络结构图显示；系统提供了友好的人机交互界面，一切操作均可在界面上进行，而且具有远程显示功能。

登录管理

    为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行维护管理提供可靠的安全保障。

配电监测界面管理

                                                      登陆主界面

    菜单切换界面排布的按钮为系统各个功能切换按钮。不同的功能按钮，可进入相应的功能界面。

                                                     高压系统展示

低压配电展示

    可查看各配电回路的分布和连接情况以及主要的电参量。主要数据包括：三相电流，功率因数等。

    通过其他设备参数查看，界面可显示温控仪及直流屏实时采集的数据。

                                                 温控仪及直流屏界面

通讯状态

    实时显示接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构，可在线诊断系统网络通讯状态，发生网络故障时能自动在屏幕上显示故障单元和故障部位。从而方便系统维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，对出现异常的设备及时维护，保证系统的稳定运行。

                                                    通讯状态图

    绿色表示通讯正常，红色表示仪表通讯出线故障。及时通知维系人员进行查询故障原因。

电参量报表

    实时电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。能够直观的查看个回路的当前用电情况。

电能报表

    以丰富的数据报表体现计量体系的完整性。系统具备各回路定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。该功能使得用电可视透明，并在用电误差偏大时可追溯，维护计量体系的正确性。

                                                     日、月、年报表工具

                                                       报表格式

    用电量的管理以报表形式呈现，该报表可以呈现系统运行期间的任意时间段内的各回路用电，可方便查询。

该报表可以以电子表格的方式导出，同时具备打印功能。

负荷曲线

    对配电系统总进线回路（或重要负荷的出线）设计了负荷曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报，减少因需量偏差过大造成的多余缴费。

                                                    负荷曲线功能

    曲线图表的X轴表示时间跨度，Y轴表示量程，可显示进线回路的一天曲线；

    负荷曲线可以帮助用户进行电能质量分析和故障分析。

报警及事件

实时报警

    实时报警窗口监测系统所采集的遥测量。报警窗口会在系统运行时自动打开，并一直隐藏在后台。

    当有电流或者电压越限，并且触及报警界限时，“相应实时报警”窗口就会自动弹出，并以红色字体显示具体的报警信息：回路名、越限的电参量、报警值等。

历史报警

    可查询到过去任意时间段内的系统报警信息，包括遥测报警和遥信报警，还包括具体的报警时间，报警类型，报警内容等。

4  结束语

    在当今配电设施的应用中，变电所的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在上海市环境监测中心的应用，可以实现对变电所供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与通讯管理机、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框、语音提示、短信报警灯，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为工厂解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的企业效益。

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10

作者简介