王曉明1　陸明1

1. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801

    摘 要：介紹上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)及電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機(jī)保護(hù)采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)建筑電力能耗的自動(dòng)管理及Acrel-3000型電能系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能，為樓宇電能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。

    0　 概述

    上海世博村VIP生活館項(xiàng)目定位于五星級酒店，是 2010 年上海世博會配套世博村項(xiàng)目中規(guī)格最高的酒店。酒店占地面積約為25500平方米 ,總建筑面積66000 平米,建筑高度約95米 ,地上部分26層 ,地下為2 層,共有客房443間。

    上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)分為高、低壓兩大部分，高壓部分為兩條10KV進(jìn)線，有4臺變壓器。世博洲際酒店屬于重要電力負(fù)荷用戶，作為世博村項(xiàng)目中規(guī)格最高的酒店，電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要性可想而知。低壓部分分為低壓配電室、冷凍機(jī)房、水泵房、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，且在每一個(gè)樓層中都有低壓配電房，為每一層中的各設(shè)備回路供電。

    結(jié)合該配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)Acrel-3000，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進(jìn)行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，通過計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控和集中管理。

    1　 電能管理需求分析及系統(tǒng)構(gòu)成

    由于該項(xiàng)目是五星級酒店，現(xiàn)場需要監(jiān)測所有安裝智能儀表的回路，并且需對空調(diào)、照明、動(dòng)力用電進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并且該統(tǒng)計(jì)報(bào)表需每天自動(dòng)生成，現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)包括回路合分閘狀態(tài)也需實(shí)時(shí)顯示�，F(xiàn)場儀表眾多，采用了3個(gè)串口服務(wù)器加交換機(jī)的組網(wǎng)方式。

    本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

    即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

    現(xiàn)場測控層主要的設(shè)備為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表、微機(jī)保護(hù)裝置等。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場屏蔽雙絞線進(jìn)行組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    通訊控制層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均在現(xiàn)場均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便。

    2　 電能管理系統(tǒng)主要功能

    2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

    數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的本地實(shí)時(shí)顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)到配電監(jiān)控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

    2.2 人機(jī)交互

    系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，畫面定時(shí)輪巡切換；畫面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

    2.3 故障報(bào)警及事故追憶

    在配電系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，會及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示用戶及時(shí)響應(yīng)故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶查詢，追憶故障原因。

    2.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢

    主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報(bào)表，以供用戶查詢打印。

    2.5 用戶權(quán)限管理

    針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運(yùn)行。

    2.6 運(yùn)行負(fù)荷曲線

    定時(shí)采集進(jìn)線及重要回路電流負(fù)荷參量，自動(dòng)生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷狀況。

    2.7 電能成本管理

    自動(dòng)進(jìn)行日、月、年的電能統(tǒng)計(jì)，可以進(jìn)行尖、峰、平、谷時(shí)段設(shè)定，實(shí)現(xiàn)具有電能分時(shí)計(jì)費(fèi)功能，同時(shí)生成日、月、年報(bào)表。

    3 案例分析

    上海世博村VIP生活館低壓配電系統(tǒng)主要有4臺10kV/0.4kV配電變壓器，本系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對低壓進(jìn)線及相應(yīng)配出回路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控以及樓層所安裝電力儀表的回路進(jìn)行監(jiān)測。

    進(jìn)線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量所有常規(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、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。

    重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復(fù)費(fèi)率電能的計(jì)量以及開關(guān)信號的檢測和繼電器遙控輸出。

    高壓側(cè)實(shí)時(shí)畫面見圖1，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。

圖1　高壓系統(tǒng)一次圖