電能管理與電力監控系統在上海世博村VIP生活館

　　關(guān)鍵詞：世博村;智能電力儀表;Acrel-3000型;電能管理系統

　　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(huì )配套世博村項目中規格最高的酒店。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生活館配電系統分為高、低壓兩大部分，高壓部分為兩條10KV進(jìn)線(xiàn)，有4臺變壓器。世博洲際酒店屬于重要電力負荷用戶(hù)，作為世博村項目中規格最高的酒店，電力穩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(gè)樓層中都有低壓配電房，為每一層中的各設備回路供電。

　　結合該配電系統的電能管理系統Acrel-3000，充分利用了現代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統進(jìn)行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)計算機和通訊網(wǎng)絡(luò )，將分散的配電所的現場(chǎng)設備連接為一個(gè)有機的整體，實(shí)現電網(wǎng)設備運行的遠程監控和集中管理。

　　1　 電能管理需求分析及系統構成

　　由于該項目是五星級酒店，現場(chǎng)需要監測所有安裝智能儀表的回路，并且需對空調、照明、動(dòng)力用電進(jìn)行分類(lèi)統計，并且該統計報表需每天自動(dòng)生成，現場(chǎng)設備運行狀態(tài)包括回路合分閘狀態(tài)也需實(shí)時(shí)顯示?，F場(chǎng)儀表眾多，采用了3個(gè)串口服務(wù)器加交換機的組網(wǎng)方式。

　　本系統采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構：

　　即間隔層、通訊層和站控層如下圖所示：

　　現場(chǎng)測控層主要的設備為：多功能網(wǎng)絡(luò )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(guò)現場(chǎng)屏蔽雙絞線(xiàn)進(jìn)行組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。

　　通訊控制層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。

　　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。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場(chǎng)設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶(hù)。

　　以上網(wǎng)絡(luò )儀表均在現場(chǎng)均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單方便。

2　 電能管理系統主要功能

　　2.1 數據采集與處理

　　數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò )儀表采集完成，實(shí)現遠程數據的本地實(shí)時(shí)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COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態(tài)等數據。

　　數據處理主要是把按要求采集到的電參量實(shí)時(shí)準確的顯示給用戶(hù)，達到配電監控的自動(dòng)化化和智能化要求，同時(shí)把采集到的數據存入數據庫供用戶(hù)查詢(xún)。

　　2.2 人機交互

　　系統提供簡(jiǎn)單、易用、良好的用戶(hù)使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線(xiàn)圖，顯示配電系統設備狀態(tài)及相應實(shí)時(shí)運行參數，畫(huà)面定時(shí)輪巡切換;畫(huà)面實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新;模擬量顯示;開(kāi)關(guān)量顯示;連續記錄顯示等。

　　2.3 故障報警及事故追憶

　　在配電系統發(fā)生運行故障時(shí)，會(huì )及時(shí)發(fā)出聲光報警提示用戶(hù)及時(shí)響應故障回路，同時(shí)自動(dòng)記錄事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)，以被用戶(hù)查詢(xún)，追憶故障原因。

　　2.4 數據庫建立與查詢(xún)

　　主要完成遙測量和遙信量定時(shí)采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶(hù)查詢(xún)打印。

　　2.5 用戶(hù)權限管理

　　針對不同級別的用戶(hù)，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來(lái)的損失，實(shí)現配電系統的安全，可靠運行。

　　2.6 運行負荷曲線(xiàn)

　　定時(shí)采集進(jìn)線(xiàn)及重要回路電流負荷參量，自動(dòng)生成運行負荷趨勢曲線(xiàn)的，方便用戶(hù)及時(shí)了解設備的運行負荷狀況。

　　2.7 電能成本管理

　　自動(dòng)進(jìn)行日、月、年的電能統計，可以進(jìn)行尖、峰、平、谷時(shí)段設定，實(shí)現具有電能分時(shí)計費功能，同時(shí)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主要有4臺10kV/0.4kV配電變壓器，本系統主要負責對低壓進(jìn)線(xiàn)及相應配出回路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控以及樓層所安裝電力儀表的回路進(jìn)行監測。

　　進(jìn)線(xiàn)回路采用ACR230ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網(wǎng)絡(luò )電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度、無(wú)功電度、并可監測電壓、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(kāi)關(guān)量輸入接點(diǎn)和2路繼電器控制輸出接點(diǎn)，這些接點(diǎn)可以配合智能斷路器實(shí)現斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò )電力儀表主要應用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區電力監控、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理系統及智能建筑等領(lǐng)域。

　　重要配出回路采用ACR220EFLK系列網(wǎng)絡(luò )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(kāi)關(guān)信號的檢測和繼電器遙控輸出。

　　高壓側實(shí)時(shí)畫(huà)面見(jiàn)圖1，為系統主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監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　高壓系統一次圖

　　世博村VIP生活館低壓配電系統見(jiàn)圖2，功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：進(jìn)線(xiàn)三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流;遙信功能實(shí)現顯示現場(chǎng)設備的運行狀態(tài)，主要包括：開(kāi)關(guān)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(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)見(jiàn)圖3;

　　圖2　世博村VIP生活館低壓配電系統圖

圖3　遠程抄表

　　用電量報表功能，根據時(shí)間段可以查詢(xún)各回路的用電量情況，見(jiàn)圖4;

　　

　　圖4　電能報表

　　事件記錄功能，事件記錄報警可實(shí)時(shí)歷史查看，見(jiàn)圖5;

　　

　　圖5　事件記錄

　　系統通訊結構圖，可實(shí)時(shí)查看系統各設備通訊運行情況，見(jiàn)圖6。

　　

　　圖6　系統通訊

　　負荷曲線(xiàn)，可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況，見(jiàn)圖7。

　　

　　圖7　負荷曲線(xiàn)

　　4　 結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能管理已成為大型公共建筑的必然選擇，本文介紹的電力儀表及ACREL3000電能管理系統在世博村A塊VIP生活館的應用，可以實(shí)現對電能的分項及分時(shí)復費率計量，不僅能顯示用電用能狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與計算機等組成電力監控與電能管理系統。系統實(shí)現對采集數據的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系列電力儀表及系統運行可靠，穩定，為樓宇電能統計數據，為節能提供決策依據取得了較好的社會(huì )效益。