江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

隨著高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大和用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)在高校變配電室中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文將介紹高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，旨在提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和管理水平，確保高校教學(xué)、科研和師生生活的正常用電需求。

一、概述

高校變配電室是高校電力供應(yīng)的核心環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到校園電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)的人工值班、定時(shí)巡檢等方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代電力監(jiān)控的需求。因此，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套高效、穩(wěn)定、智能的電力監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要。這不僅可以減少人工成本，提高工作效率，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電力故障，保障校園電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

二、設(shè)計(jì)

1. 設(shè)計(jì)思路

高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和監(jiān)控中心層。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層負(fù)責(zé)采集電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)通訊層負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心層；監(jiān)控中心層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲(chǔ)，并通過圖形界面展示給用戶。

1. 架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和監(jiān)控中心層三個(gè)部分。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要包括電力監(jiān)控儀表、保護(hù)裝置、傳感器等；網(wǎng)絡(luò)通訊層采用Modbus TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；監(jiān)控中心層采用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1. 功能模塊

高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下功能模塊：

（1）數(shù)據(jù)采集：采集電力設(shè)備的電流、電壓、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸：通過Modbus TCP/IP協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心層。

（3）數(shù)據(jù)處理：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和電能質(zhì)量。

（4）故障診斷：通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力故障并診斷原因。

（5）報(bào)警功能：當(dāng)出現(xiàn)電力故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，通知值班人員及時(shí)處理。

（6）存儲(chǔ)功能：將采集的數(shù)據(jù)和報(bào)警信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便查詢和追溯。

（7）圖形界面：通過組態(tài)軟件，以圖形界面的形式展示電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和電能質(zhì)量。

三、實(shí)現(xiàn)

1. 硬件選擇

高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要包括電力監(jiān)控儀表、保護(hù)裝置、傳感器等。這些設(shè)備需要具備高可靠性、高精度和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。在選擇硬件時(shí)，需要考慮設(shè)備的品牌、性能、技術(shù)指標(biāo)等因素，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1. 軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、故障診斷、報(bào)警功能、存儲(chǔ)功能和圖形界面等模塊。這些模塊的開發(fā)需要結(jié)合實(shí)際需求和系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用面向?qū)ο蟮乃枷脒M(jìn)行編程，以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。同時(shí)，為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，需要進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證。

1. 系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)調(diào)試過程中，需要對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行逐一測(cè)試，確保各模塊之間的數(shù)據(jù)交互和邏輯關(guān)系正確無(wú)誤。此外，還需要對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足實(shí)際需求。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題需要及時(shí)解決并進(jìn)行記錄，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、應(yīng)用

高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生宿舍等場(chǎng)所。通過對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，可以提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，保障師生的正常學(xué)習(xí)和生活。同時(shí)，系統(tǒng)還可以幫助高校節(jié)約能源消耗，降低運(yùn)營(yíng)成本。在實(shí)際應(yīng)用中，需要定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

五、安科瑞電力監(jiān)控解決方案

5.1概述

針對(duì)用戶變電站（一般為35kV及以下電壓等級(jí)），通過微機(jī)保護(hù)裝置、開關(guān)柜綜合測(cè)控裝置、電氣接點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、配電室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、弧光保護(hù)裝置等設(shè)備組成綜合自動(dòng)化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變電、配電、用電的安全運(yùn)行和全面管理。監(jiān)控范圍包括用戶變電站、開閉所、變電所及配電室等。

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞電氣股份有限公司根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化及無(wú)人值守的要求，針對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)研發(fā)出的一套分層分布式變電站監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是應(yīng)用電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，集保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制、通信等功能于一體的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的系統(tǒng)，適用于35kV及以下電壓等級(jí)的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)變電站和用戶變電站，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站控制和管理，滿足變電站無(wú)人或少人值守的需求，為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于軌道交通，工業(yè)，建筑，學(xué)校，商業(yè)綜合體等35kV及以下用戶端供配電自動(dòng)化系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000Z電力監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)，可分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，組網(wǎng)方式可為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、光纖環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)用戶用電規(guī)模、用電設(shè)備分布和占地面積等多方面的信息綜合考慮組網(wǎng)方式。

5.4系統(tǒng)功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：直觀顯示配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

（2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量。

（3）曲線查詢：可以直接查看各電參量曲線。

（4）運(yùn)行報(bào)表：查詢各回路或設(shè)備zhiding時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)。

（5）實(shí)時(shí)告警：具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈愤b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。

6）歷史事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

（7）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表：系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況。

（8）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限。

（9）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視并診斷各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（10）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。

（11）遙控功能：可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。

（12）故障錄波：可在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況。

（13）事故追憶：可自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息。

（14）Web訪問：展示頁(yè)面顯示變電站數(shù)量、變壓器數(shù)量、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)量等概況信息，設(shè)備通信狀態(tài)，用電分析和事件記錄。

（15）APP訪問：設(shè)備數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示各設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)以及曲線。

六、系統(tǒng)硬件配置

七、展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，高校變配電室電力監(jiān)控系統(tǒng)將迎來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。未來(lái)，該系統(tǒng)將更加智能化、自動(dòng)化和可視化，能夠更好地滿足高校的實(shí)際需求。同時(shí)，系統(tǒng)還可以結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，為高校的決策提供數(shù)據(jù)支持。為了適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展需求，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)改造。