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趙斌
1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；
摘要：介紹上海市環境監測中心，采用綜合保護裝置、智能電力儀表、直流屏、變壓器溫控儀，采集配電現場的各種電參量和狀態信號。係統采用現場就地組網的方式，組網後通過現場總線通訊並遠傳至後台，通過Acrel-2000型電力監控與電能管理係統實現變電所變配電回路用電的實時監控和管理。
關鍵詞：上海市環境監測中心； 10KV變配電所；綜合保護裝置；智能電力儀表；Acrel-2000型；電力監控係統。
0 概述
上海市環境監測中心始建於1983年，是從事環境監測的公益性科學技術單位，隸屬於上海市環境保護局，業務上受中國環境監測總站的指導，屬全國環境監測一級站。
上海市環境監測中心主要承擔上海市行政管轄範圍的環境質量監測和汙染源監測工作，包括水、大氣環境質量、土壤、固體廢棄物、環境噪聲以及一些敏感地區的環境監測工作，如飲用水源取水口等。為本市的環境管理和決策提供技術監督、技術支持和技術服務，是全市環境監測係統的網絡中心、技術中心、信息中心和培訓中心。
三江路地塊上海市環境監測中心置換遷建業務用房工程位於徐彙區漕河涇街道301街坊(龍漕路三江路口),本工程基地麵積約為8000平方米,擬建總麵積為23760平方米,本建築分為綜合業務樓、實驗樓、大氣監測樓、輔助業務樓
本項目承接其變配電所電力監控係統，本變配電所由兩路10KV供電，經一台負荷1250KVA變壓器及一台負荷1600KVA的變壓器變壓後,對上海市環境監測中心的綜合業務樓、實驗樓供電。
1 需求分析
現場共有一座變電室。係統需要實現數據集中管理、分析處理。要求如下：
關於變配電監控係統：
設置變配電監控係統用於對智能設備的實時監控。監控係統包含監控主機、八通道通訊管理機、電源隔離模塊、工業網絡交換機、通訊機櫃、數據處理工作站、配電管理係統軟件、UPS、打印機等設備。監控係統通過現場總線與站內設備聯接，以保證通訊質量。監控主機硬件采用品牌工業專用計算機，CPU主頻應不低於2.0Hz，內存容量應不低於2GB,硬盤容量應不低於500GB。監控主機應采用LED顯示器，尺寸不小於19寸。打印機:A4幅麵黑白激光打印機。
係統性能要求如下：
係統應采用全中文界麵顯示。從數據采集裝置輸入值越死區到運行工作站CRT顯示≤5s。從數據采集裝置輸入狀態量變位到運行工作站CRT顯示≤3s。全係統實時數據掃描周期≤3s。畫麵整幅調用響應時間實時畫麵≤2s,其他畫麵≤3s。畫麵實時數據刷新周期≤4s。I/O測控單元加入突變量至數據處理和通信裝置MODEM或網關機出口時間：遙測為≤3s,遙信為≤2s。具有與第三方通訊功能 。
儀表要求：
功能：測量三相交流電流、相/線電壓、有功/無功功率、有功/無功電度、功率因數、頻率等；外部提供電源DC220V±25%；精度等級：電壓、電流0.2級，有功功率0.5級，有功電度1級；通訊端口：RS485通訊；通訊協議：Modbus協議；
通訊頻率：4800/9600bps。變配電監控係統品牌的選用與電力儀表、網絡通訊管理機應為同一個廠家生產，選用上海安科瑞產品。
本技術條件適用於上海市環境監測中心的變配電室。供方產品應具有高安全性與可靠性、易於擴展、便於維修與維護。供方提供的產品應至少滿足本技術條件，但不僅限於此，其技術性能應滿足對配電室數據監控的要求。
2 係統方案
監控係統主要實現對上海市環境監測中心變配電進行用電監控與電能管理。監控範圍為變配電所10KV綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀、低壓多功能儀表。係統接入變配電所10KV綜合保護裝置2台、直流屏1台、變壓器溫控儀2台、低壓多功能儀表69台,共分6條總線(綜合保護裝置采用超五類網線通訊)，總線直接接入本變電所內數據采集器,超五類網線直接接入本變電所內網絡交換機，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。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。
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係統網絡拓撲圖
1）站控管理層
站控管理層針對電能管理係統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在主要指置於值班室的工控機、顯示器、UPS等。
2）網絡通訊層
通訊層主要是由ANet通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成。ANet通訊管理機主要功能是監測現場智能儀表、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現數據交互，使配電係統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電係統的安全性、可靠性和穩定性，真正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、綜合保護裝置、直流屏、變壓器溫控儀組成，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，實現遠程監控。
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小於32隻(鑒於以往經驗,一根總線儀表數量越少,反應時間越快,建議一條總線20塊儀表左右)，然後將數據上傳至Anet通訊管理機(注:綜保采用超五類網線進行通訊)，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：
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3 係統功能
功能特點
本係統采用全中文界麵，操作簡單方便；運行穩定可靠；係統具有一次係統圖顯示，模擬圖顯示和網絡結構圖顯示；係統提供了友好的人機交互界麵，一切操作均可在界麵上進行，而且具有遠程顯示功能。
登錄管理
為保障係統安全穩定運行，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，為係統運行維護管理提供可靠的安全保障。
配電監測界麵管理
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登陸主界麵
菜單切換界麵排布的按鈕為係統各個功能切換按鈕。不同的功能按鈕，可進入相應的功能界麵。
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高壓係統展示
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低壓配電展示
可查看各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，功率因數等。
通過其他設備參數查看，界麵可顯示溫控儀及直流屏實時采集的數據。
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溫控儀及直流屏界麵
通訊狀態
實shi時shi顯xian示shi接jie入ru係xi統tong的de各ge設she備bei的de通tong訊xun狀zhuang態tai，能neng夠gou完wan整zheng的de顯xian示shi整zheng個ge係xi統tong網wang絡luo結jie構gou，可ke在zai線xian診zhen斷duan係xi統tong網wang絡luo通tong訊xun狀zhuang態tai，發fa生sheng網wang絡luo故gu障zhang時shi能neng自zi動dong在zai屏ping幕mu上shang顯xian示shi故gu障zhang單dan元yuan和he故gu障zhang部bu位wei。從cong而er方fang便bian係xi統tong維wei護hu人ren員yuan實shi時shi掌zhang握wo現xian場chang各ge設she備bei的de通tong訊xun狀zhuang態tai，對dui出chu現xian異yi常chang的de設she備bei及ji時shi維wei護hu，保bao證zheng係xi統tong的de穩wen定ding運yun行xing。
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通訊狀態圖
綠色表示通訊正常，紅色表示儀表通訊出線故障。及時通知維係人員進行查詢故障原因。
電參量報表
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實時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。能夠直觀的查看個回路的當前用電情況。
電能報表
以(yi)豐(feng)富(fu)的(de)數(shu)據(ju)報(bao)表(biao)體(ti)現(xian)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。係(xi)統(tong)具(ju)備(bei)各(ge)回(hui)路(lu)定(ding)時(shi)抄(chao)表(biao)彙(hui)總(zong)統(tong)計(ji)功(gong)能(neng)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)查(zha)詢(xun)自(zi)係(xi)統(tong)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)以(yi)來(lai)任(ren)意(yi)時(shi)間(jian)段(duan)內(nei)各(ge)配(pei)電(dian)節(jie)點(dian)的(de)用(yong)電(dian)情(qing)況(kuang)，即(ji)該(gai)節(jie)點(dian)進(jin)線(xian)用(yong)電(dian)量(liang)與(yu)各(ge)分(fen)支(zhi)回(hui)路(lu)消(xiao)耗(hao)電(dian)量(liang)的(de)統(tong)計(ji)分(fen)析(xi)報(bao)表(biao)。該(gai)功(gong)能(neng)使(shi)得(de)用(yong)電(dian)可(ke)視(shi)透(tou)明(ming)，並(bing)在(zai)用(yong)電(dian)誤(wu)差(cha)偏(pian)大(da)時(shi)可(ke)追(zhui)溯(su)，維(wei)護(hu)計(ji)量(liang)體(ti)係(xi)的(de)正(zheng)確(que)性(xing)。
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日、月、年報表工具
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報表格式
用電量的管理以報表形式呈現，該報表可以呈現係統運行期間的任意時間段內的各回路用電，可方便查詢。
該報表可以以電子表格的方式導出，同時具備打印功能。
負荷曲線
對配電係統總進線回路（或重要負荷的出線）設(she)計(ji)了(le)負(fu)荷(he)曲(qu)線(xian)。便(bian)於(yu)配(pei)電(dian)維(wei)護(hu)人(ren)員(yuan)及(ji)時(shi)掌(zhang)握(wo)用(yong)電(dian)需(xu)求(qiu)與(yu)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)負(fu)荷(he)占(zhan)比(bi)，確(que)保(bao)供(gong)電(dian)可(ke)靠(kao)性(xing)，為(wei)用(yong)戶(hu)單(dan)位(wei)的(de)用(yong)能(neng)權(quan)益(yi)提(ti)供(gong)保(bao)障(zhang)。借(jie)助(zhu)該(gai)功(gong)能(neng)，還(hai)可(ke)分(fen)析(xi)用(yong)能(neng)需(xu)量(liang)的(de)增(zeng)長(chang)趨(qu)勢(shi)，適(shi)時(shi)調(tiao)整(zheng)需(xu)量(liang)申(shen)報(bao)，減(jian)少(shao)因(yin)需(xu)量(liang)偏(pian)差(cha)過(guo)大(da)造(zao)成(cheng)的(de)多(duo)餘(yu)繳(jiao)費(fei)。
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負荷曲線功能
曲線圖表的X軸表示時間跨度，Y軸表示量程，可顯示進線回路的一天曲線；
負荷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
實時報警
實時報警窗口監測係統所采集的遙測量。報警窗口會在係統運行時自動打開，並一直隱藏在後台。
當有電流或者電壓越限，並且觸及報警界限時，“相應實時報警”窗口就會自動彈出，並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。
曆史報警
可查詢到過去任意時間段內的係統報警信息，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(dian)力(li)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)在(zai)上(shang)海(hai)市(shi)環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)中(zhong)心(xin)的(de)應(ying)用(yong)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)變(bian)電(dian)所(suo)供(gong)配(pei)電(dian)回(hui)路(lu)用(yong)電(dian)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)，不(bu)僅(jin)能(neng)顯(xian)示(shi)回(hui)路(lu)用(yong)電(dian)狀(zhuang)況(kuang)，還(hai)具(ju)有(you)網(wang)絡(luo)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)與(yu)通(tong)訊(xun)管(guan)理(li)機(ji)、計算機等組成電力監控係統。係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，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於電能的遠程抄表以及分析、研究，該係統運行安全、可靠、穩定，為工廠解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的企業效益。
參考文獻：
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中等編著. 智能電網用戶端電力監控與電能管理係統產品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業出版社. 2011.10
作者簡介
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理係統.
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