安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要：介紹上海財經大學新建10/0.4KV變電站，采用智能電力儀表，采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊至后臺，通過Acrel-2000型電力監控與電能管理系統實現變電所配電回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：上海財經大學新建10KV變電站;10/0.4KV配電室；智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監控系統

0 概述 

    上海財經大學學校校園占地總面積766畝（全日制學生人均37平方米），有一個主校區和兩個分校區。其中，主校區是全日制本碩博學生和留學生教育基地，由連成一片的國定、武川、武東校區組成。主校區位于楊浦大學城，毗鄰復旦大學、同濟大學、第二軍醫大學等學府。中山北一路校區是高層次人才在職培訓基地。

    上海財經大學新建10KV變電站項目位于上海市國定路777號，臨近政立路武川路交界。

    本次項目為上海財經大學新建10KV變電站部分的電力監控系統。

1 需求分析

    現場為一座10/0.4KV配電室。電力監控系統需要實現數據集中管理、分析處理。軟件大概功能要求如下：

    電壓、電流、功率、功率因數及頻率等監測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、電流越限值等信息。

    對各回路電力儀表的電流繪制趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況。

    對各回路電力儀表的電能集中抄表功能，并可生成時間段內符合客戶管理需求的用電報表。

    本技術條件適用于上海財經大學的0.4KV配電室低壓柜。供方產品應具有高安全性與可靠性、易于擴展、便于維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不僅于此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。

2  系統方案

    監控系統主要實現上海財經大學新建10/0.4KV變電站的0.4kV配電系統進行用電監控與電能管理。監控范圍為變電所T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯絡柜、饋線柜儀表進行遠程實時監控和電能管理。系統接入變電所26只ACR120EL多功能電力儀表,6只REF611綜保及泰獅溫控儀2只，分6條總線，總線直接接入本變電所內采集設備；值班室位于變電所內，總線直接上傳至變電所主機，從而在監控主機上實現總線上儀表與監控主機的數據連通。

    現場拓撲結構如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

1）站控管理層

    站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置于值班室的工控機、顯示器、UPS等。

2）網絡通訊層

    通訊層是由儀表總線經后232/485轉換器，連接至后臺主機的232串口，從而將智能電力儀表的數據上傳至系統后臺。

    通訊層的主要功能是實現數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，達到了無人值守的目的。

3）現場設備層

    現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，智能儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器到達該配電間監控主機進行組網，實現遠程控制。

智能儀表現場連接示意

    現場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接智能儀表數量在20只左右，然后將數據上傳至串口服務器NPORT5610-8，進而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

     低壓進線和饋線回路采用多功能儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。

3  系統功能

功能特點

    本系統采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩定可靠。點擊相應快捷按鈕即可進入相應的系統功能模塊；系統具有一次系統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；系統提供了友好的人機交互界面，一切操作均可在界面上進行，而且具有遠程顯示功能。

登錄界面

    進入監控系統界面后，整體界面分為三塊，標題界面、主系統界面和菜單切換界面。

用戶管理

    為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行維護管理提供可靠的安全保障。將用戶的級別分為操作工、工程師、系統管理員這三個等級，每個等級可以單獨賦給不同的操作權限，包括進入運行、退出運行、報表管理。

通訊狀態

通訊狀態功能說明

     實時顯示接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構，可在線診斷系統網絡通訊狀態，發生網絡故障時能自動在屏幕上顯示故障單元和故障部位。從而方便系統維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，對出現異常的設備及時維護，保證系統的穩定運行。

菜單切換界面

    在軟件窗口底部是菜單切換界面，該界面排的7個按鈕為系統各個功能切換按鈕。

    通過點擊菜單切換界面上的功能按鈕，就可進入相應的功能界面。

    在菜單切換界面中含小化及退出2個快捷功能。本系統為了防止值班人員的操作失誤導致程序的停止運行，當選擇退出時，系統將彈出警告窗口，如果點擊確認，則退出所有程序；如果點擊取消，則不會對系統操作。

 配電監測

配電監測功能說明

 詳細參數

    可查看個配電回路的分布和連接情況以及主要的電參量。主要數據包括：三相電流，三相電壓，進線回路的功率、電能、功率因數、回路名稱，和出線回路的電流、回路名稱。

    當選擇管理員身份登錄系統后，可在系統一次圖中點擊回路名稱，直接對回路名稱進行修改，修改后系統會自動保存，在此界面在此界面可查看三相表的詳細參數。

    系統圖的各個回路圖標和母線圖標在沒有通電時會顯示綠色，上電后會顯示紅色，以此區分。

運行記錄

運行記錄功能說明

    點擊菜單欄的“運行記錄” 。

    設置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的兩臺變壓器主回路的電參量報表。主要數據包括：相電壓、相電流、功率因數、變壓器溫度。

    該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能.

電參量報表

電參量報表功能說明

    實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到實時數據庫。在監控畫面中能夠自定義需要查詢的參數、查詢的時間段或選擇查詢最近更新的記錄數等，并通過報表方式顯示出來。該功能方便用戶進行事故追溯查詢。

    設置時間控件的時間，點擊查詢按鈕即可查詢歷史某時刻的各個回路 的電參量報表。主要數據包括：三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率補償因數、電能。

    該報表包含所有的回路。幫助用戶了解每個時刻系統運行中是否出現電壓不穩定，電流越限，功率、功率因數是否符合要求。以次為依據，對系統進行更好的管理和優化。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    該報表可以以電子表格的方式導出和具備打印功能。

電能報表

 電能報表功能說明

    點擊菜單欄上的“電能報表” 。

    對用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現系統運行期間的任意時間段內的各回路用電，每個進線回路及它所帶的出線回路制作在一張表內，可方便查詢。如有多張表格，可在表頁下端選擇切換。

    通過調節開始時間和結束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內的用電量，也可以以電子表格的形式導出和打印。

電流曲線

電流曲線功能說明

    對配電系統總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。

    對配電系統總進線回路（或重要負荷的出線）設計了電流勢曲線。便于配電維護人員及時掌握用電需求與供電系統負荷占比，確保供電可靠性，為用戶單位的用能權益提供保障。借助該功能，還可分析用能需量的增長趨勢，適時調整需量申報，減少因需量偏差過大造成的多余繳費。電流曲線可以幫助用戶進行電能質量分析和故障分析。

報警及事件

報警及事件二級菜單

實時報警

遙測實時報警功能

    實時報警窗口分為“遙測實時報警”、遙信實時報警，分別監測系統所采集的遙測量和遙信量。報警窗口會在系統運行時自動打開，并一直隱藏在后臺。

    當有電流或者電壓越限，并且觸及報警界*，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，并以紅色字體顯示具體的報警信息：回路名、越限的電參量、報警值等。

歷史報警

遙測歷史報警查詢

    可查詢到過去任意時間段內的系統報警信息，包括遙測報警和遙信報警，還包括具體的報警時間，報警類型，報警內容等。

4  結束語

    在當今配電設施的應用中，變電所的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在上海財經大學10KV變電站的應用，可以實現對變電所供配電回路用電的實時監控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監控系統。系統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框、語音提示、短信報警燈，并生成各種電能報表、分析曲線、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，為學校解決用電計量問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的效益。