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(jìn)電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運營成本，本文通過安徽省立醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中的應(yīng)用。

    0 引言

    配電自動化，是一項集計算機(jī)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(qiáng)度。

    隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長，各種新型負(fù)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(yán)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。本文通過對安徽省立醫(yī)院電力監(jiān)控的建設(shè)，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中的應(yīng)用。

    1 項目概述及建設(shè)目標(biāo)

    安徽省立醫(yī)院綜合病房大樓工程位于合肥市廬江路 17 號 , 整個項目分兩期建設(shè) , 其中 一期總建筑面積為 15.32 萬m²；其中：建筑等級為一級；防火等級一級；抗震烈度按八度設(shè)防；人防工程等級六級二等人員掩蔽所，建筑高度 99.5m, 一 期工程的智能化系統(tǒng)部分投資概算約人民幣 2000 萬元。

    在本項目共有2個變電所，其中10/0.4KV變配電室1個、0.4KV配電室1個，共有21個高壓微機(jī)保護(hù)，低壓出線432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(yuǎn)程觀測。要求系統(tǒng)能夠準(zhǔn)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)等信息進(jìn)行檢測。

    2.遠(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)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)醫(yī)院配電室分布情況，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)如圖所示：

    站控管理層管理人員與計算機(jī)進(jìn)行人機(jī)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(jī)、打印機(jī)、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設(shè)備為2臺NPORT5630-16數(shù)據(jù)采集器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)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)計時為低壓配電進(jìn)線回路安裝PZ96-E4/KC智能儀表出線回路安裝PZ72-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(jìn)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(jìn)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)。對于安徽省立醫(yī)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2個配電時內(nèi)，由于距離比較近，通過屏蔽雙絞線直接接至值班室的數(shù)據(jù)采集器上然后將所有數(shù)據(jù)上傳至后臺監(jiān)控主機(jī)。

    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(jìn)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��；系統(tǒng)負(fù)荷實時、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。

    變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所示：

變電所一次系統(tǒng)圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對開關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能，如下圖所示：

報警功能歷史查詢

    事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內(nèi)出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

報警功能實時查詢

    參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。該報表查詢安徽省立醫(yī)院變電所變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

電參數(shù)抄表

    用電量報表功能，可選擇時間段進(jìn)行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示辦公樓實驗樓配電回路的精確用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

    系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時監(jiān)測間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    負(fù)荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負(fù)荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

    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(jī)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(zhǔn)的進(jìn)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(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程觀測以及遠(yuǎn)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、醫(yī)院等場所設(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(zhǔn)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(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時的顯示樓內(nèi)各個配電回路的運作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)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(xiàn)

    [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(qiáng)，科技天地

    作者簡介：

    徐霜，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)。<