安科瑞电气股份有限公司

0. 概述 

    西安西恩温泉奥特莱斯文化旅游有限公司，北邻西潼高速，南居凤凰大道，东西以芷阳二路、三路为界，经营面积逾5万平米，是西安临潼国家旅游休闲区重点建设项目，项目离西安主城区直线距离20公里，30分钟车程，占地面积157.04亩，分两期开发，一期用地91.68亩，项目将建成欧式小镇使用面积达7万平方米，270间商铺，1500个停车位，可辐射全西安至周边城市，依托临潼每年1000万游客，打造真正的奥特莱斯度假村。

    本项目为西恩温泉奥特莱斯项目新建的变电所。根据配电系统管理的要求，需要对厂区变电所内的高压进出线进行电力监控，以保证用电的安全、可靠和高效。本项目共有两个变配电室，其中需要做监控的9台10KV高压柜位于一号变配电室，9台10KV高压柜共有一台10KV进线柜，一台计量柜，一台PT柜，六台出线柜。共配置AM4-U一台，AM4-I七台，分为两条RS485总线接入到电力监控系统，系统主机安装在一号配电室隔壁的值班室。

    Acrel-2000型电力监控系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。

1. 系统结构描述

    本监控系统主要实现对西恩温泉奥特莱斯项目的10kV配电系统进行用电监测；监测范围为新建变电所8台高压柜上安装的AM4微机综保，对综保进行远程实时监控。该系统总计有8台微机综保（其中包括1台AM4-U，7台AM4-I），分2条总线，都是直接通过屏蔽双绞线走电缆沟拉至值班室连接到型号为Nport5232I的串口服务器的串口上，实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

    本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；如图（1）所示：

 拓扑结构图

    间隔设备层：AM4型号的微机综保。这些微机综保分别安装在10kV进线柜、PT柜、出线柜上，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：MOXA的Nport5232I串口服务器，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、报警蜂鸣器等设备。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。

    微机综保采用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。

    RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达6台微机综保，最大传输距离为1.2km。

2. 电力监控系统主要功能

2.1  数据采集与处理

    数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由安装在高压柜上的AM4型号微机综保完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：各回路的电参量信息，以及配电回路开关的分合闸状态，接地刀闸状态及相关故障、告警信号等数据。

    数据处理主要是把按要求采集到的数据实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

2.2  人机交互

    系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。

2.3  故障报警及事故追忆

    在配电系统发生运行故障时，会及时发出声报警提示用户及时响应故障回路，同时自动记录事件发生的时间和回路名称，以便用户查询，追忆故障原因。

2.4  数据库建立与查询

    主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

2.5  用户权限管理

    针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

2.6  运行负荷曲线

    负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋势分析和故障追忆。

3. 电力监控系统的设计

    在监控系统的设计中，要充分考虑客户的实际需求，以及电力系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择监控设备，这既有利于减少系统运作的成本，同时也有利于系统功能的实现。

    西恩温泉奥特莱斯项目需要对10kV配电系统进行用电监测；监测范围为新建变电所8台高压柜上安装的AM4微机综保。本项目的电力监控系统能够及时的显示各个10kV配电柜的运作状态，当某一回路的用电负载越标时，电力监控系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电力监控系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析各部分的用电状况，保证人员的生命安全，提高值班人员的工作效率。

    实时画面见下图，为系统主监控画面，主要实时监测高压回路的运行状态，以配电一次干线图的形式直观显示配电线路的分布情况，同时将实时采集的各回路的电参量信息，以及配电回路开关的分合闸状态，接地刀闸状态及相关故障、告警信号，实时显示在系统界面中。红色代表合闸，绿色代表分闸，断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。同时在管理员权限之下可以远程进行高压断路器的分合闸控制。

 高压系统一次图 

    电力监控系统的数据记录功能主要就是对断路器分合状态以及保护动作的前后顺序进行记录，它要求系统中必须有足够的内存空间，进而长时间的、大量的对数据信息进行记录和存储。其次，电力监控系统的数据记录功能也包括对故障信息的记录，即对故障发生时的实时电流、实时电压等数据进行记录存储。由此可见，数据记录功能可以通过对保护装置工作状态的记录，以及对故障信息的记录，准确的反映出系统中存在的问题，从而便于工作人员解决。

    系统具有对实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到实时数据库。在监控画面中能够自定义需要查询的参数、查询的时间段或选择查询最近更新的记录数等，并通过报表方式显示出来。该功能方便用户进行事故追溯查询。

 电参量报表

    系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯故障。下图为变电所通讯状态示意图。

通讯结构示意图

    负荷曲线，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。

4. 结束语

    综上所述，电力监控系统帮助用电单位提高效率、减少损失、降低运营成本，电力监控系统能够有效确保电网管理效率、缩小电力运营成本，也成为供配电设计中不可或缺的重要组成部分。电力监控系统的通信、故障报警、数据存储记录等功能使得工作人员在实际工作中更加方便，可以通过人机操作界面, 直接了解到电力系统的运行状态,并能迅速传递出操作指令，由于监控设备对数据的传递都是通过网络传输来实现，因此，不同的电力监控系统可以设计不同的组网方式,确保数据信息能够迅速、精准的进行传输。另一方面，在供配电设计中运用电力监控系统，应该根据实际情况选择监控设备。一般的电力监控系统通常都采用具有远程通信、远程观测以及远程控制等功能的设备，而一些高端电力监控系统则需要选择功能更加齐全的智能设备。

    Acrel-2000电力监控系统在西恩温泉奥特莱斯项 目的应用，可以实现对变电所高压配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示变电所内各配电回路的运行状态，对分合闸、负载越限具有弹出报警对话框及语音提示。该系统运行安全、可靠、稳定，为变电所用户解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的社会效益。

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10

作者简介

张小莉，女，本科。任职单位：现任职于安科瑞电气股份有限公司
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