Acrel-3000電能管理系統在齊魯工業(yè)大學(xué)的應用

摘要：齊魯工業(yè)大學(xué)項目，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-3000型電能管理系統實(shí)現配電所配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

關(guān)鍵詞：齊魯工業(yè)大學(xué) ;配電所 ;智能電力儀表;Acrel-3000;電能管理系統;
0概述 
  齊魯工業(yè)大學(xué)菏澤校區項目建設地點(diǎn)在菏澤市北外環(huán)以北、規劃植物園以東、規劃牡丹路以西、日東高速以南。規劃用地總規模1435畝，其中項目占地面積1204畝，總建筑面積47萬(wàn)平方米，總投資24億元。項目將分兩期完成，一期按在校生6000人，占地568畝建設；二期達到15000人規模，全部工程將在2018年底竣工。
本次項目承接其變配電的電能管理系統，包括1個(gè)35/10kV變電站，4個(gè)10/0.4kV變配電所，監控主機位于35/10kV主站監控室內。

1需求分析
  為保證教學(xué)管理用電負荷的統計分析、對危險源實(shí)時(shí)監控，需要對學(xué)校變電所的高低壓配電柜進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控，一旦監控點(diǎn)被顯示參數異常，能夠及時(shí)發(fā)出報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，電流趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。Acrel-3000電能管理系統具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。
數據采集
  自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。
  支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。
  支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。
  數據實(shí)時(shí)顯示采用配電室主接線(xiàn)圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。
數據分析與處理
  數據的綜合統計、分析需要實(shí)現以下功能：
  各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。統計各分站及整體的用電量。
數據查詢(xún)與展示
  要求能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。
  數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。
權限管理
  要求對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。
  系統要求具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。
參數設置
  可通過(guò)采集柜設置各回路互感器變比，各種電流電壓保護整定值。
  故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括開(kāi)關(guān)故障，電壓、電流超限，現場(chǎng)采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握變配電站實(shí)    時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

2  系統方案
  Acrel-3000電能管理系統根據齊魯工業(yè)大學(xué)現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至配電所的串口服務(wù)器然后直接接至監控室的監控主機，保障了配電所電能管理系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。如下圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層。

系統結構圖

  現場(chǎng)變配電所共有18只PZ80-E4/CK進(jìn)線(xiàn)電力儀表和494只AMC72L-E4/CK出線(xiàn)電力儀表，共17條RS485總線(xiàn)接至變配電所的4臺串口服務(wù)器，串口服務(wù)器直接通過(guò)超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)或光纖接至監控室的監控主機。
1）站控管理層
  站控管理層針對電能管理系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在本項目中指置于變配電站內監控室的工控監控主機。
2）網(wǎng)絡(luò )通訊層
  通訊層主要是由4臺串口服務(wù)器、以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。串口服務(wù)器主要功能是監測現場(chǎng)智能儀表；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現各配電室與主站之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。
3）現場(chǎng)設備層
  現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由智能電力儀表組成，智能設備通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型接入串口服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器到達該配電間監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。
智能裝置現場(chǎng)連接示意
現場(chǎng)裝置以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接智能裝置數量20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至串口服務(wù)器，進(jìn)而將數據上傳至監控室工控機。具體連接示意圖如下所示：

通訊線(xiàn)路連接示意圖

  0.4kV進(jìn)線(xiàn)回路采用PZ80-E4/CK多功能智能儀表，出線(xiàn)回路采用AMC72L-E4/CK智能儀表，兩者都是針對電力系統、公共設施、智能大廈的電能管理需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度。
所有智能設備均能通過(guò)總線(xiàn)傳輸滿(mǎn)足與監控主機數據交互的要求。

3  系統功能
  配電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監測配電所所有回路的運行狀態(tài)。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

配電所一次系統圖

  參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)齊魯工業(yè)大學(xué)配電所變壓器進(jìn)出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示：

電參數抄表

  用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示配電回路的用電量，用戶(hù)可以直接打印報表，也可以另存到其他位置以供其他用途。 如下圖所示：

電能報表

  系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊異常。下圖為變配電站通訊狀態(tài)示意圖。

 通訊結構示意圖
 

  趨勢曲線(xiàn)可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)行趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線(xiàn)圖

4  結束語(yǔ)
  在當今配電設施的應用中，公建高校建筑群項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-3000電能管理系統在齊魯工業(yè)大學(xué)的應用，可以實(shí)現對配電所供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計算機等組成提供電能管理功能，系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電所內各配電回路的運行狀態(tài)，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為高校用電的分析和監控提供了真實(shí)可靠的依據。