【安科瑞节能学院】Acrel-2000电力监控系统在浙江工商大学的应用

1   项目概述及建设目标

  浙江工商大学坐落于风景秀丽的浙江省会城市杭州，前身是创建于1911年的杭州中等商业学堂，至今已有100年的办学历史。1980年经国务院批准成立杭州商学院。2004年经教育部批准更名为浙江工商大学。
  本项目主要针对浙江工商大学实验楼进行配电改造，对实验楼内各实验室空调、照明、插座用电进行集中管理，实现实验楼智能化用电管理。
本楼共计5层，每层一路总进线，4路出线，分别为：照明、空调、墙插总、各实验室配电箱。在每层配电间均配有照明、空调、插座配电箱，原配电箱内均未安装智能电表，无法实现用电智能化管理，需要对其进行改造，加装智能化装置，并对每个实验室用电插座进行远程控制。

2 电力监控设计 

  为了解决浙江工商大学实验楼目前用电监测困难的问题，并满足用电管理精细化的要求，特提出以下要求：
1）将电表用能信息、楼栋信息、房间信息、各职能系统结合到一起，通过对电表数据的统计，直观的图形展现；
2）详细查看各个回路、各个区域的用电情况；
3）使用灵活：各种设置可由客户自己选择设置，例如工作日的设置、工作时间段的设置，增加系统的灵活性，为用电审核提供了统一的标准；
4）信息可以得到保存，而不影响系统处理速度。
5） 数据处理时可以准确地得出每一个用户的详细的用电情况。
6）丰富的报表功能，本系统可以得到各种形式的报表，满足用户要求，其中包括：楼层综合用电报表、实验室综合用电报表、楼层年用电报表、各实验室年用电报表、楼层月用电报表、各实验室月用电报表等，给管理者提供良好的帮助。
7）丰富的图形分析，通过系统可以得到各种形式的对比图形，用户从这些对比图形中可以容易发现非正常用电的现象，从而及时调查这非正常用电的情况，避免类似情况的再次发生。
8）远程控制功能，用户通过后台对各实验室内墙插进行远程分合闸控制，方便用户进行管理。

2.1 系统结构   
  依据学校楼层配电箱分布情况，电力监控系统建设采用分层分布式结构，系统包括：站控管理层、网络通讯层、现场设备层。系统网络结构下图示：

  系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为主控层、通讯管理层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。
  监控主站包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-2000电力监控系统软件，作为运行及人员的人机交互窗口，以图形显示、报表打印、音响报警等各种方式对系统运行状况进行实时监视：
  遥测：通过现场安装的仪表采集配电回路的电流、电压、功率、电能、功率因数、电能质量等电气参数；
  遥信：通过现场仪表采集开关位置状态，在监控系统界面实时反应断路器的位置状态。此功能实现需要断路器具备辅助接点；
  遥控：通过监控系统界面远程对断路器进行分合闸操作，此功能实现需要断路器具备分合闸线圈；
  通讯控制层包括通讯管理机等通讯设备，安装于通讯管理屏内；
  现场控制层指安装在配电箱内的智能电表DTSD1352/C，DTSD1352/C完成对配电系统的测量、状态采集和计量功能,并具备开关量输出功能，由于实现对现场断路器分合闸控制，对采集的信息通过通讯管理层设备上传至监控计算机，并在监控计算机失效的情况下仍能够完成测量、监视控制功和计量功能，数据长期保存在设备中，装置掉电不会导致数据丢。

2.2 网络设计   
  电力监控系统中的网络系统能够及时的对数据进行传输，并迅速传递操作指令，是实现电力监控系统各项功能的基础。对于浙江工商大学电力监控系统来说，系统中监控设备较少，且分布于1栋楼，因此可以在值班室配置一个通讯管理机，通过网络交换机将所有数据上传至后台监控主机。

2.3监控系统软件功能设计
  系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。
2.3.1数据的采集与处理
  数据采集主要包括模拟量以及开关量的采集。模拟量的采集主要是对线路电压、电流、功率、功率因数、频率等信息进行采集，开关量的采集则主要是对断路器工作状态进行采集，实现远程数据的本地实时显示。数据处理主要是把按要求采集到的电参量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。
2.3.2数据记录
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。
2.3.3远程操作
电力监控系统的远程操作包括远程监视、远程通信、远程调控等环节，实现了电力系统的远程控制，使工作人员可以远程对电流、电压等信息进行观测，对系统故障进行分析，对保护装置的状态进行评估，更便于工作人员在远程对隔离开关等设备进行操作，大大减少了工作人员的工作量，不过，在供配电设计中不仅要有电力监控系统，还要设计人工操作系统，当电力监控系统出现故障时，可以人工进行处理。
2.3.4电能管理
为了实现对各回路用电量的监管，系统设计了电能管理报表，系统通过对有功电度的采集，按照回路名称的不同，自动生成日报表、月报表和年报表并有报表打印功能，并可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询，可以帮助建立用能管理考核制度。通过系统的建设和制度的建立，使各入驻企业管理办公人员节能意识大大提高，节约了学校管理办公能源消耗。 

3、供配电设计中应用电力监控系统的意义

  综上所述，电力监控系统帮助用电单位减少损失、降低运营成本，电力监控系统能够确保电网管理效率、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，而一些电力监控系统则需要选择功能更加齐全的智能设备。   
  在学校、商务楼、写字楼等场所设置电力监控系统，可以实现对楼内高低压配电回路的实时监控，有利于电能管理。另一方面，电力监控系统不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示楼内各个配电回路的运作状态，当楼内电力系统的负载越标时，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，便于有关人员分析楼内各部分的用电状况，使楼内的用电活动更加安全，从而保证楼内人员的生命安全，提高办公人员的工作效率。