摘要：隨著經濟的發展，能源消耗速度正不斷加快，因此我國提出了綠色可持續發展戰略，要求在發展建設中以節能為主，不斷減少資源能耗，而電能便是首要控制內容。如今我國為電能使用，對計量表進行了優化創新，日常供電中分析用電數據的節能情況，從而結合實際調整當前制度，從而滿足節能管理的實際需求，基于此，本文將對電力監控系統在電力工程中的應用進行分析，并提出相應的對策，本文介紹沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站項目，現場采用智能電力儀表、采集配電現場的各種電參量、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并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控系統實現配電間配電回路及配電房回路用電的實時監控和管理。

關鍵詞：配電間；智能電力儀表；Acrel-2000；電力監控系統。

概述

本項目為沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站項目新建配電房的電壓電力監控系統。沈陽萬方熱力供暖有限公司，于2009-03-18在遼寧省注冊成立，屬于熱水的生產和供應業，主營行業為電力、熱力生產和供應業，服務領域為供暖服務，注冊資本200萬人民幣。公司位于沈陽市于洪區北陵鄉八家子村。

本次項目主要涉及沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站項目中的配電房進出線內的多功能電表，其中值班室置于監控值班室。

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高工廠供電可靠性。

闡述電力監控系統

在電力網絡中設備運行情況和電網運行狀態無關，電力網絡設備的工作指令便能夠控制其運行情況，此種運行被稱作被動配電網絡。設備運行情況若是不受設備工作指令控制，自我診斷后的配電網絡要結合電網能力和負荷發出設備運行指令，全面把控負荷運行的等級，此種運行被稱作主動配電網絡。由被動配電網絡轉化成主動配電網絡，要先合理劃分電力負荷，按照負荷重要性劃分多個等級，保證電力網絡有著自診斷能力，進而實現控制和調節工作。在被動配電網絡轉化成主動配電網絡時，如果設備處于正常的工作狀態，則要保證合理分配系統工作，實現控制和調節負荷功能，充分應用變壓器過負荷能力。

電力監控系統組成

在控制中心所安裝的設備是操作臺中的主控機、打印機、顯示器、備用電源和抗干擾電源。操作臺上包括遙控按鈕和開關電源開關、模擬盤電源等。控制主機可安裝在本樓的樓內值班室，總控制室通常是安裝在變電所中，傳感器信號一般是使用總線傳至此樓，控制主機和總控制主機，從而實現遙測遙控電量。采集和控制現場數據設備，是為智能控制系統、電流變送器、電壓變送器將傳感器信號傳輸到智能控制終端，使智能控制器的終端與智能通訊卡連接，雙向傳遞數據。智能控制系統要在配電內的接觸器實現預定程序中控制的電源各系統，包含的智能控制終端大約為1024個，能夠增加系統的可擴展性。

數據采集

自動采集現場所有電量儀表的模擬量數據，自動采集現場開關狀態以及故障狀態等開關量數據。

支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動處理。

支持多線程處理機制，提高數據采集效率，能同時對多個設備進行數據采集。

數據實時顯示采用配電箱主接線圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態直觀可見。

數據分析與處理

數據的綜合統計、分析需要實現以下功能：

各設備用電數據小時、日、月、年等時間段內的統計、計算。

各設備的用電負荷值計算。

統計各分站及整體的用電量（有功、無功）。

數據查詢與展示

要求能方便實現客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢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和對比分析，各類統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

數據展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層、決策層三層用能展示。

操作層具備用能分析、累計用量、實時監測、運行記錄及比例、對比、對標分析等功能。

管理層具備用能數據統計和分析、分類分項的對比、對標分析等功能。

決策層具備用能數據分析、數據刪除、數據庫導入/導出等功能。

權限管理

要求對不同用戶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安全控制機制，能使應用環境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

節能改造及效果評估

要求為生產節能改造提供數據支撐，并能提供節能改造前后的效果評估。

參數設置

可通過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判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括開關故障，電壓、電流超限，現場采集模塊通訊故障，與監控系統通訊故障等。報警時間自動記入系統數據庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握變配電站實時運行狀態，發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。

系統方案

安科瑞Acrel-2000系統根據沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站項目的現場實際情況，整體網絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至樓層的對應的數據采集器然后通過網線直接接至監控主機，保障了電力監控系統傳輸的穩定性與實時性。如下圖所示：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。

現場共計25臺多功能計量儀表通過RS485總線接至配電房的通訊管理機，通訊管理機通過網絡連接到監控主機實現總線上儀表與監控主機的數據連通。

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。在沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站中主要指置于配電房的監控主機。

2）網絡通訊層

通訊層主要是由N2S16-485I-ETS工業串口服務器兩臺、以太網設備及總線網絡組成。串口服務器主要功能是監測現場智能儀表；以太網設備及總線網絡的主要功能是實現分站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，提高了配電系統的安全性、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(RVSP2*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，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數據上傳至串口服務器，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：

系統功能

變電所實時監控系統圖為主監控畫面，主要實時監測變電所所有回路的運行狀態，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數和狀態，可以看到變壓器出線側的所有常規電力參數，系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合分狀態、柴油發電機狀態、柴油液位、UPS狀態、電池信息等，以及有關故障、告警等信號。

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關運行狀態和負載進線監控，對開關變位和負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。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能，如下圖所示：

事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現的報警信息事件記錄以及發生時間，為值班人員提供依據并且分析事故發生的原因。

參數抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數進線查詢。支持任意時刻電參數查詢，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢一科大廈樓層配電箱進出線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。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數據導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據庫關聯，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。查詢各回路或設備時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。如下圖所示：

系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網結構，系統采用分層分布式結構，同時監測間隔層設備的通信狀態。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示意圖：

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

●用戶權限管理

電力監控系統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（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以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。

●遙控操作

電力監控系統可以對整個配電系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。例如配電系統維護人員可以通過監控系統的主界面點擊相應的斷路器遙信點調出遙控操作界面，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

●網絡拓撲圖

電力監控系統支持實時監視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；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

結束語

在當今配電設施的應用中，工業項目的配電安全性至關重要，本文介紹的Acrel-2000電力監控系統在沈陽萬方熱力供暖有限公司熱源廠及萬方換熱站的應用，可以實現對配電間出線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，實時顯示配電間內各配電回路的運行狀態，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示，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，為工業項目解決用電問題提供了安全可靠的依據，取得了較好的企業效益。