安科瑞 徐玉麗

（江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405）

摘    要：介紹上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)及電能管理系統(tǒng)，采用智能電力儀表和微機保護采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)建筑電力能耗的自動管理及Acrel-3000型電能系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能，為樓宇電能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)。
關鍵詞：世博村;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統(tǒng) 

0　 概述
上海世博村VIP生活館項目定位于五星級酒店，是 2010 年上海世博會配套世博村項目中規(guī)格最高的酒店。酒店占地面積約為25500平方米 ,總建筑面積66000 平米,建筑高度約95米 ,地上部分26層 ,地下為2 層,共有客房443間。
上海世博村VIP生活館配電系統(tǒng)分為高、低壓兩大部分，高壓部分為兩條10KV進線，有4臺變壓器。世博洲際酒店屬于重要電力負荷用戶，作為世博村項目中規(guī)格最高的酒店，電力穩(wěn)定供應的重要性可想而知。低壓部分分為低壓配電室、冷凍機房、水泵房、應急柴油發(fā)電機組，且在每一個樓層中都有低壓配電房，為每一層中的各設備回路供電。 
結合該配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)Acrel-3000，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡，將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)設備運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

1　 電能管理需求分析及系統(tǒng)構成
由于該項目是五星級酒店，現(xiàn)場需要監(jiān)測所有安裝智能儀表的回路，并且需對空調、照明、動力用電進行分類統(tǒng)計，并且該統(tǒng)計報表需每天自動生成，現(xiàn)場設備運行狀態(tài)包括回路合分閘狀態(tài)也需實時顯示?，F(xiàn)場儀表眾多，采用了3個串口服務器加交換機的組網(wǎng)方式。
本系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構：
即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

　　現(xiàn)場測控層主要的設備為：多功能網(wǎng)絡電力儀表、微機保護裝置等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場屏蔽雙絞線進行組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
通訊控制層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網(wǎng)絡儀表均在現(xiàn)場均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便。

2　 電能管理系統(tǒng)主要功能
2.1  數(shù)據(jù)采集與處理
數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。
2.2  人機交互
系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續(xù)記錄顯示等。
2.3  故障報警及事故追憶
在配電系統(tǒng)發(fā)生運行故障時，會及時發(fā)出聲光報警提示用戶及時響應故障回路，同時自動記錄事件發(fā)生的時間地點，以被用戶查詢，追憶故障原因。
2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.5  用戶權限管理
針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。
2.6  運行負荷曲線
定時采集進線及重要回路電流負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。
2.7  電能成本管理
自動進行日、月、年的電能統(tǒng)計，可以進行尖、峰、平、谷時段設定，實現(xiàn)具有電能分時計費功能，同時生成日、月、年報表。

3  案例分析
上海世博村VIP生活館低壓配電系統(tǒng)主要有4臺10kV/0.4kV配電變壓器，本系統(tǒng)主要負責對低壓進線及相應配出回路的實時動態(tài)監(jiān)控以及樓層所安裝電力儀表的回路進行監(jiān)測。
進線回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領域。
重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡電力儀表，該儀表主要完成三相電流、三相電壓、有功電度的測量、復費率電能的計量以及開關信號的檢測和繼電器遙控輸出。
高壓側實時畫面見圖1，為系統(tǒng)主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測高壓回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。

圖1　高壓系統(tǒng)一次圖

　　世博村VIP生活館低壓配電系統(tǒng)見圖2，功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量，其中包括：進線三相電壓，電流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，主要包括：開關的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；遠程抄表功能，主要完成對各主要回路的遠程集抄功能，可選擇時間段進行查詢見圖3；

圖2　世博村VIP生活館低壓配電系統(tǒng)圖