北京安科瑞能源管理有限公司

0 概述

    安科瑞电气股份有限公司于2013年10月承接哈西客运站10KV变电所,10KV东广场A变电所,10KV东广场B变电所,10KV东广场C变电所,10KV东广场D变电所,10KV西广场变电所6个配电室6套电力监控系统的设计与实施，供配电系统图如图1所示下：

图（1） 供配电系统图

1.客户需求

    本工程主要是设计长桥街道集宿楼电能管理系统，监控范围为现场6个变电所高低压回路的AM系列综合测控装置和PZ系列多功能仪表，系统应通过多功能表计、通讯网络和计算机软件，实现供配电系统在运行过程中的数据采集、数据计算、电能抄表、报表生成等，根据其实际情况提出以下需特别注意的需求：

    1）集中采集AM系列的综合测控装置和PZ系列多功能仪表的数据并在一次系统图界面显示。

    2）SOE事件记录，实时记录发生的电流速断保护、电流限时速断保护、过电流保护、过负荷保护等保护事件并可查询。

    3）遥信报警查询功能，对开关分合闸位置、弹簧储能、小车开关工作位置和试验位置、接地刀位置等开关量的变化实时记录并提供历史查询功能。

    4）负荷趋势曲线，对配电系统总进线回路设计了负荷趋势曲线。便于配电维护人员及时掌握用电需求与供电系统负荷占比，确保供电可靠性，为用户单位的用能权益提供保障。借助该功能，还可分析用能需量的增长趋势，适时调整需量申报。

    根据用户需求，需要对现场变配电所通过现场总线进行组网并建立电力监控系统（主要是数据的实时监控），在控制中心值班室内设置监控平台，对6个变电所实时监测、统计、分析，以保证用电的安全、可靠和高效。

2.系统结构描述

    本系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层，项目组网图如下，现场6个变电所高低压回路的AM系列综合测控装置和PZ系列多功能仪表经RS485现场总线连接至串口服务器，然后通过以太网传输至现场监控主机，实现数据的采集，存储，处理，显示和上传，如图（2）所示：

图（2）10KV东广场D变电所电力监控系统网络拓扑图

    间隔设备层主要为：AM系列综合测控装置和PZ系列多功能仪表分别对应相应的一次设备分散安装在同各配电室的电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

    网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

    站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

    建设完成后的AM系列综合测控装置和PZ系列多功能仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10Mbps。

3  案例分析

    本监控系统主要实现河北省玉田信用社办公楼变电所5个回路配电实时监测、分析及管理，监控范围如下表1所示：

表1 监测点位分布表

    根据其改造的回路，系统可实时显示一次回路运行状况，功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线电压、电流、功率、功率因数、等电参量。见图（3）

图（3） 软件一次系统图

    系统监控现场所有点的通讯状态，红色绿色分别代表仪表通讯异常和正常，便于用户查看各监测点通讯状态，如图4：

图（4） 通讯状态图

    遥信报警查询功能，对开关分合闸位置、弹簧储能、小车开关工作位置和试验位置、接地刀位置等开关量的变化实时记录并提供历史查询功能，见图（5）。

图（5） 遥信报警查询

    遥测报警功能，主要完成对直变和主变负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能，见图（6）。

图（6）历史遥测报警信息

     SOE事件查询功能，可对发生的电流速断保护、电流限时速断保护、过电流保护、过负荷保护、接地保护、负序过流一段保护、负序过流二段保护等发生的保护事件进行查询如图（7）所示：

图（7） SOE事件历史查询

    参数抄表功能，主要所有回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。电参数主要包括：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率和有功电度。如图（8）所示。

图（8） 参数抄表

    用电量报表功能，可选择时间段进行查询，支持任意时间段电度累计查询，具备数据导出和报表打印等功能。为值班人员提供了精确可靠的电能报表。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图（9）所示：

图（9） 电能报表

    负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持，见图（10）。

图（10）电流趋势曲线图