徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

    摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴越來越廣泛，而現(xiàn)階段國內(nèi)電力系統(tǒng)的運營成本還相對較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的促進電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運營成本，本文通過浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在學(xué)校中的應(yīng)用。

    0 引言

    配電自動化，是一項集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。其目的是提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。

    隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量問題，同時也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、高效低耗的運行。本文通過對浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力監(jiān)控的建設(shè)，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在學(xué)校中的應(yīng)用。

    1 項目概述及建設(shè)目標

    浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院有德勝校區(qū)和濱江高教園區(qū)校區(qū)，兩個校區(qū)合計占地面積592畝，建筑面積10.73萬平方米。濱江校區(qū)是學(xué)院新建的校區(qū)，位于杭州市濱江高教園區(qū)，工程規(guī)模按在校生5000人進行規(guī)劃，總建筑面積8萬平方米，總用地面積500余畝，總投資2億元人民幣。建有教學(xué)行政區(qū)、教學(xué)區(qū)、運動訓(xùn)練區(qū)、賓館餐飲實驗區(qū)及休閑區(qū)。在設(shè)計上，新校園追求庭院式的建筑風(fēng)格，富有江南水鄉(xiāng)特色。德勝校區(qū)，占地面積40畝，建筑面積2.7萬平方米。 本項目在濱江高教園區(qū)校區(qū)。

    在本項目共有6個變電所，其中10/0.4KV變配電室4個、0.4KV配電室2個，共有16面10KV柜、49面0.4KV柜，低壓出線165個回路；

    本電力監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個方面：

    1.遠程觀測。要求系統(tǒng)能夠準確的對電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開關(guān)狀態(tài)、剩余電流等信息進行檢測。

    2.遠程通信。要求系統(tǒng)能夠及時的傳遞設(shè)備運作狀態(tài)以及故障信息。

    3.報警。要求系統(tǒng)能夠通過設(shè)定，對各種信息進行報警。

    4.顯示。要求系統(tǒng)能夠就地顯示出各部分運作信息。

    2 電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

    在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。 本項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設(shè)備進行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

    2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 依據(jù)學(xué)校配電室分布情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

    站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設(shè)備為IES605-2D-2F環(huán)網(wǎng)交換機。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

    現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。根據(jù)本項目的實際特點，在本項目方案設(shè)計時為低壓配電回路每個回路安裝PZ80-E4/KC智能儀表，實現(xiàn)每個回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)測。

    2.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎(chǔ)。對于浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設(shè)備較多，而且分布于6個配電時內(nèi)，在每個配電室配置一個通訊采集箱，通過環(huán)網(wǎng)交換機將所有數(shù)據(jù)上傳至后臺監(jiān)控主機。

    2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

    系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設(shè)計，并實現(xiàn)了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；報表查詢與打印；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

    2.3.1數(shù)據(jù)的采集與處理

    數(shù)據(jù)采集主要包括模擬量以及開關(guān)量的采集。模擬量的采集主要是對線路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等信息進行采集，開關(guān)量的采集則主要是對斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘等設(shè)備的工作狀態(tài)，以及斷電保護、運行故障等報警信息進行采集，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.3.2數(shù)據(jù)記錄

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能主要就是對斷路器分合狀態(tài)以及保護動作的前后順序進行記錄，它要求系統(tǒng)中必須有足夠的內(nèi)存空間，進而長時間的、大量的對數(shù)據(jù)信息進行記錄和存儲。其次，電力監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄功能也包括對故障信息的記錄，即對故障發(fā)生時的實時電流、實時電壓等數(shù)據(jù)進行記錄存儲。由此可見，數(shù)據(jù)記錄功能可以通過對保護裝置工作狀態(tài)的記錄，以及對故障信息的記錄，準確的反映出系統(tǒng)中存在的問題，從而便于工作人員解決。

    2.3.3遠程操作

    電力監(jiān)控系統(tǒng)的遠程操作包括遠程監(jiān)視、遠程通信、遠程調(diào)控等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的遠程控制，使工作人員可以遠程對電流、電壓等信息進行觀測，對系統(tǒng)故障進行分析，對保護裝置的狀態(tài)進行評估，更便于工作人員在遠程對隔離開關(guān)等設(shè)備進行操作，大大減少了工作人員的工作量，不過，在供配電設(shè)計中不僅要有電力監(jiān)控系統(tǒng)，還要設(shè)計人工操作系統(tǒng)，當電力監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以人工進行處理。

    2.3.4電能管理

    為了實現(xiàn)對各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計了電能管理報表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同，自動生成日報表、月報表和年報表并有報表打印功能，并可對某一回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢，可以幫助建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了學(xué)校管理辦公能源消耗。

    3.供配電設(shè)計中應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

    綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運營成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設(shè)計中不可或缺的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準的進行傳輸。另一方面，在供配電設(shè)計中運用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。一般的電力監(jiān)控系統(tǒng)通常都采用具有遠程通信、遠程觀測以及遠程控制等功能的設(shè)備，而一些高端電力監(jiān)控系統(tǒng)則需要選擇功能更加齊全的智能設(shè)備。

    在商務(wù)樓、寫字樓，學(xué)校等場所設(shè)置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內(nèi)高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設(shè)備進行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

    參考文獻

    [1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

    [2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計中的應(yīng)用》，高士宏，科技風(fēng)[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設(shè)計》，姚強，科技天地

    作者簡介：

    徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電<