海門行政中心電力監控系統系統設計方案

    摘  要：本文介紹基于ACR系列可編程智能電測表的Acrel-3000電力監控系統在海門行政中心的應用，實現了分散式采集和集中控制管理的智能化電力監控。

    0   引言

    海門位于著名的長江三角洲，建縣于公元958年（后周顯德5年），因出江入海之門戶而得名，素有"棉糧故里、濱江樂土"之稱。

    海門行政中心電力監控和電能管理項目是2009年7月份開始的項目，旨在通過該系統實現行政中心A樓，B樓，H樓和主樓電力系統的集中管理和檢測，實現遠程智能化配電系統。該項目實現了海門行政中心4座樓內電力系統的智能管理。設計方案為4個樓內的4個配電室，通過光電轉換器經過光纖拉倒主樓地下一層的配電中心。4個配電室現場放置通訊機柜，儀表數據通過485線通過MOXA串口服務器，光電轉換器輸送到配電中心。

    1. 系統結構

    Acrel-3000電力監控軟件是對現場生產數據進行采集與過程控制的專用軟件，最大特點是能以靈活多樣的“組態方式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能。比如在分布式網絡應用中，所有應用（例如趨勢曲線、報警等）對遠程數據的引用方法與引用本地數據完全相同，通過“組態”的方式大大縮短了自動化工程師的系統集成時間，提高了集成效率。海門行政中心變配電系統拓撲結構如圖1。

圖1 變配電系統拓撲結構圖

    系統采用分布式結構，按功能或區域進行劃分，模塊化設計。整個系統分為三層，即站控管理層、網絡通訊層、現場設備層。

    1.1現場設備層

    現場設備層主要任務是將現場的各種配電系統的運行參數進行采集和測量，并將采集和測量的各種數據經網絡通訊層傳輸至監控系統。其中主樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC、ACR330EL/KC可編程智能電測表共96塊；A樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共63塊；B樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共59塊；H樓變配電室主要設備是：ACR220EL/KC可編程智能電測表共105塊。上述設備均相互獨立完成各自的功能，不依賴主控計算機運行，具備RS-485 通信接口，通過現場的RS-485總線將檢測到的各項電參數和狀態信號實時傳輸到中間層的數據處理單元—串口服務器。

    ACR系列可編程智能電測表，該系列儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議；也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出；或帶開關量輸入／輸出，繼電器報警輸出等功能。

    1.2網絡通訊層

    網絡通訊層位于現場層與主控層之間，采用高性能、嵌入式通訊服務器。通訊服務器負責把現場層儀表采集的數據經過網絡通信聯接、數據交換上傳到主控層，是主控層與現場層的橋梁。

    1.3站控管理層

    主控層位于主樓地下一層變配電室內，配置高性能、高可靠性工業級計算機、UPS不間斷電源、打印機等。Acrel-3000電力監控軟件安裝在主控計算機上，通過軟件的人機界面和各種管理功能實現對整個行政中心的實時監控和報表管理。

    海門行政中心的值班室位于主樓負一層變配電室內，配置一臺工業網絡交換機；A樓變配電室現場采用8根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；B樓變配電室現場采用6根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；H樓變配電室現場采用5根總線，使用一臺8口的串口服務器，通過光纖連接至主樓值班室內的交換機上；再通過交換機把數據傳輸到工控機。

    2. 電力監控系統的主要功能

    系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打��；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

    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絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。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COSφ、電度Ep、遠程設備運行狀態等數據。

    數據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，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。

    2.2  人機交互

    系統提供簡單、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電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數；畫面實時動態刷新；模擬量顯示等。

    2.3  故障報警及事故追憶

    在配電系統發生運行故障時，會及時發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生的時間，以被用戶查詢，追憶故障原因。